過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表(第3版)：14-12第8章_先進(jìn)控制系統(tǒng)介紹-wenkub.com
2025-05-06 15:15 本頁(yè)面
【正文】 本著理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用的原則， 《 過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表 (第 3版 )》 在取材方面，不追求包羅萬(wàn)象、面面俱到，而是力爭(zhēng)把最基本、最常用的內(nèi)容都包含進(jìn)來(lái)。 48 電信學(xué)院自動(dòng)化系先進(jìn)控制技術(shù)研究所 49 內(nèi)容簡(jiǎn)介 《 過(guò)程控制系統(tǒng)及儀表 (第 3版 )》 內(nèi)容簡(jiǎn)介：過(guò)程控制系統(tǒng)的理論分析和設(shè)計(jì)需要較多的數(shù)學(xué)知識(shí)，自動(dòng)化儀表在設(shè)計(jì)制造方面也有許多技術(shù)問(wèn)題值得探討。 u:經(jīng)模糊判決后得到的控制量 (精確量 )。設(shè) 12{ , , , }nU x x x?12{ ( ) , ( ) , , ( ) , }A A A nA x x x? ? ??1212( ) ( ) ( )A A A nnx x xAx x x? ? ?? ? ? ?模糊集合的表示 例：設(shè)論域 U={鋼筆，衣服，臺(tái)燈，紙 }，他們屬于學(xué)習(xí)用品的隸屬度分別為 :1， 0， ， ，則模糊集合學(xué)習(xí)用品可分別用向量表示法和扎德表示法表示如下： ~? ?1 0 0 .6 0 .8?學(xué) 習(xí) 用 品 （ 鋼 筆 ） （ 衣 服 ） （ 臺(tái) 燈 ） （ 紙 ）~1 0 0 . 6 0 . 8= ? ? ?學(xué) 習(xí) 用 品鋼 筆 衣 服 臺(tái) 燈 紙45 模糊控制原理圖 s:系統(tǒng)的設(shè)定值。隸屬度的值為 [0， 1]閉區(qū)間上的一個(gè)數(shù)，其值越大，表示該元素屬于模糊集合的程度越高，反之則越低。常用大寫(xiě)字母下加波浪線的形式來(lái)表示，如 、 等?？刂七^(guò)程中規(guī)則不變，不具有通用性，設(shè)計(jì)工作量大。 4. 模糊控制的特點(diǎn) 40 5. 模糊控制的發(fā)展 模糊控制的起源 ?1965年 美國(guó)加利福尼亞大學(xué)自動(dòng)控制專家 Zadeh （扎德 或 查德）教授的論文 《 模糊集合論 》 。 38 操作員 手動(dòng)給出 控制經(jīng)驗(yàn) + 當(dāng)前狀態(tài) 控制量 模糊控制 事先總結(jié)歸 納出一套完 整的控制規(guī) 則，放在計(jì) 算機(jī)中。 35 ?自校正控制系統(tǒng) 36 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)主要用于隨動(dòng)控制。 ?自適應(yīng)控制是建立在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型參數(shù)未知的基礎(chǔ)上 ， 在控制系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中 ， 系統(tǒng)本身不斷測(cè)量被控系統(tǒng)的參數(shù)或運(yùn)行指標(biāo) ， 根據(jù)參數(shù)或運(yùn)行指標(biāo)的變化 ， 改變控制參數(shù)或控制作用 ， 以適應(yīng)其特性的變化 ， 保證整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行在最佳狀態(tài)下 。 ?實(shí)際上，復(fù)雜的工藝過(guò)程往往具有不確定性（如環(huán)境結(jié)構(gòu)和參數(shù)的未知性、時(shí)變性、隨機(jī)性、突變性等）。為了解決無(wú)可行解的問(wèn)題，控制結(jié)構(gòu)能隨情況發(fā)生變化，能使用于過(guò)程動(dòng)態(tài)特性以及更高的品質(zhì)要求。 ?預(yù)測(cè)控制的優(yōu)良性質(zhì)： ?對(duì)數(shù)學(xué)模型要求不高，能直接處理具有純滯后過(guò)程，具有良好的跟蹤性能和較強(qiáng)的抗擾動(dòng)能力，對(duì)模型誤差具有較強(qiáng)的魯棒性等。 ?預(yù)測(cè)控制不是用一個(gè)對(duì)全局相同的優(yōu)化性能指標(biāo)，而是在每一時(shí)刻有一個(gè)相對(duì)于該時(shí)刻的局部?jī)?yōu)化性能指標(biāo)。 ?預(yù)測(cè)模型加反饋校正過(guò)程，使預(yù)測(cè)控制具有很強(qiáng)的抗擾動(dòng)和克服系統(tǒng)不確定性的能力。通常采用在實(shí)際工業(yè)過(guò)程中較易獲得的脈沖響應(yīng)模型和階躍響應(yīng)模型等非參數(shù)模型。 25 ? 預(yù)測(cè)控制種類很多，各類算法都有一些共同點(diǎn)，主要有四個(gè)基本特征，如圖 86所示 。預(yù)測(cè)控制是在這樣的背景下發(fā)展起來(lái)的。 圖 85雙輸入雙輸出串接解耦方塊圖 由圖可得 Y(s)=Gc(ｓ )D(s)G(s) 設(shè)計(jì)要求：找到合適的 D(s)使 D(s)G(s)相乘成為對(duì)角矩陣 ，就解除了系統(tǒng)之間的耦合，兩個(gè)控制系統(tǒng)不再關(guān)聯(lián)。 ?例如， 在精餾塔控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，工藝對(duì)塔頂和塔底組分均有一定要求時(shí)，若塔頂和塔底的組分均設(shè)有控制系統(tǒng)，這兩個(gè)控制系統(tǒng)相關(guān)，在擾動(dòng)較大時(shí)無(wú)法投運(yùn)。 20 解耦控制方法 （ 1）正確匹配被控變量與控制變量。 ?u1變化不僅影響 T1，同時(shí)還影響 T2；同樣， u2變化在影響 T2同時(shí)，還影響T1。 ?Smith預(yù)估補(bǔ)償控制 對(duì)預(yù)估器精度要求較高，過(guò)程模型精確時(shí)，對(duì)純滯后補(bǔ)償效果較好，弱點(diǎn)是對(duì)模型的誤差十分敏感。當(dāng)參數(shù)變化不大時(shí)可近似作為常數(shù)處理，采用 Smith預(yù)估補(bǔ)償控制方案有一定的效果。在 PID反饋控制基礎(chǔ)上，引入預(yù)估補(bǔ)償環(huán)節(jié)，使閉環(huán)系統(tǒng)方程不含純滯后項(xiàng)，提高了控制質(zhì)量。 ?例：皮帶傳送存在純滯后。為解決模型結(jié)構(gòu)修正耗時(shí)長(zhǎng)和在線校正的矛盾，提出短期學(xué)習(xí)和長(zhǎng)期學(xué)習(xí)的校正方法。 ? 靜態(tài)線性模型實(shí)施成本較小，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型所需計(jì)算資源較多。 ?機(jī)理建模是從內(nèi)在物理和化學(xué)規(guī)律出發(fā)，通過(guò)物料平衡、能量平衡和動(dòng)量平衡建立模型。 ?要求： ?數(shù)據(jù)覆蓋面在可能條件下應(yīng)寬一些，以便軟測(cè)量具有較寬的適用范圍。 ?例 :估計(jì)精餾塔塔頂產(chǎn)品的成分軟測(cè)量 ?選擇初始輔助變量 ?塔的進(jìn)料特性 ?塔釜加熱特性 ?塔頂回流特性 ?塔頂操作狀態(tài) ?塔抽出料特性 9 ?對(duì)初始輔助變量降維 ? 方法一：通過(guò)機(jī)理分析，選擇響應(yīng)靈敏、測(cè)量精度高的變量作為最終輔助變量。 ?軟測(cè)量技術(shù)，就是選擇與被估計(jì)
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