新型PID过程控制及其应用_第三讲_智能PID过程控制

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1、1997年第6期工业仪表与自动化装置·57·新型PID控制及其应用第三讲智能PID控制聂建华陶永华华东冶金学院马鞍山:2430021引言2专家式智能PID控制智能控制IC是一门新兴的理论和技术,它随着微机技术和人工智能技术的发展,出是一门交叉学科。傅京孙与隆里迪斯(G.N.现了多种形式的专家控制器。人们自然也想到Saridis)认为,智能控制为三元结构,即IC可看用专家经验来建立PID参数,其中最典型的是作自动控制、运畴学和人工智能AI的结合物。1984年美国FOXBORO公司推出的EXACT这一方面指明AI与运筹学的定量优化计算方专家式自整定控制器,它将专家系统技术应用法(线性规划、网

2、络规划、多目标优化技术等)正于PID控制器,代表着当今智能自整定仪表的逐步与控制系统相结合,为智能技术的产生奠发展方向。定基础,也为控制论发展开辟了新的方向。另一2.1关于专家控制方面也指明IC的含义,即应用AI的理论与技专家控制的实质是基于受控对象和控制规术及运畴学的优化方法同控制理论方法与技术律的各种知识,以智能的方式来利用这些知识,相结合,在未来的复杂环境下,仿效人的智能,求得受控系统尽可能地优化和实用化,它反映实现对广义对象的有效控制。这里,所谓的“广出智能控制的许多重要特征和功能。义对象”包括通常意义的控制对象和外部环境,人工智能领域中发展起来的专家系统是一如智能机器人系统中的

3、机器人手臂、被操作物种基于知识的,智能的计算机程序系统。专家系体及所处环境统称为广义对象。智能控制的内统有两个要素。容很广,包括基于知识推理的专家控制、基于规(1)知识库——存储有某个专门领域中经则的自学习控制、基于联结机制的神经网络控过事先总结的按某种格式表示的专家水平的知制、基于模糊逻辑的智能控制和仿人智能控制识条目;等等。近年来,智能控制与常规PID控制相结(2)推理机制——按照类似专家水平的问合,形成所谓智能PID控制,这种新型控制器题求解方法,调用知识库中的条目进行推理,判已引起人们的普遍关注和极大兴趣,并已得到断和决策。较为广泛的应用。它具有不依赖系统精确数学所谓专家控制,就

4、是对一个“控制专家”的模型的特点,对系统的变化具有较好的鲁棒性。思路、经验、策略的模拟、延伸和扩展。专家控制本讲着重介绍专家式智能PID控制,智能PID技术对于复杂的受控对象或过程尤为必要,因自学习控制和基于神经网络的PID控制,关于而对于各种实际的工业控制具有广泛的应用前模糊PID控制将在第四讲详细论述。景。·58·工业仪表与自动化装置1997年第6期2.2专家式智能PID控制器的典型结构图2—1所示基于模式识别的具有专家式2.2.1基于模式识别的专家式PID自整定控PID自整定控制器的自动控制系统的一般结构制器原理图。图2—1专家式PID自整定控制器自控系统框图该控制系统中,除广义被

5、控对象外,其余部所完成的功能是根据控制系统闭环运行过程中分为专家式PID自整定控制器。该自整定控制系统误差时间特征来判定是否需要校正控制器器的工作过程是,在闭环系统受到扰动时,对系的一组参数,如需要校正,则确定该组参数的校统误差e的时间特性进行模式识别,分别识别正量的多少。所以,设定专家式自整定控制器的出该过程响应曲线的多个特征参数ei,i=1、2、核心是在系统闭环运行时,如何合理地选定描⋯m(如超调量、阻尼比、衰减振荡周期、上升时述系统暂态误差特性的各个特征参数,以及如间等)。将所测出的特征参数值与事先设定好的何获取关于特征参数的偏离量与应有的PID特征参数值进行比较,其偏离量送入专家

6、系统,控制器一组参数的校正量$31、$32、$3j之间专家系统在线推断出为消除各特征量的偏离控的关系。制器各参数所应有的校正量$Tj,送入到常规基于模式识别的专家式PID自整定控制PID控制器,以修正PID控制器的各个参数。器,不必精确地辨别被控对象的数学模型,也不与此同时,控制器根据系统识别误差e以及所必对被控过程施加任何激励信号,就可以对整定的参数进行运算,输出控制信号u到广义PID参数进行自整定。由它构成的控制系统运控制对象进行控制,直到被控过程的响应曲线行稳定、有效、可靠。利用在控制系统建立过程的特征参数满足用户期望的要求。中可能获得的受控对象的验前信息,可加快自由图2—1可见,

7、在具有专家式PID自整定整定过程的收敛速度,减轻自整定控制器中专控制器的控制系统中,除了有一个按系统误差家系统工作的负担。对常规数字式PID控制器e控制的、由常规PID控制器和广义被控对象进行改造,即可实现控制器的自整定。组成的常规的闭环内回路外,还有一个多输入、2.2.2专家系统智能自整定PID控制器单输出的闭环外回路。在这个外回路中,常规智能控制器应具有自整定、自综合和监控PID控制器和原来的广义对象构成被控对象,三种运行状态。