基本的过程控制方法.ppt

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1、4基本的控制方法14.1自动控制系统的行为描述研究自动控制系统的稳定性和控制的品质等重要问题用微分方程、拉普拉斯变换等高等数学的工具，来描述每一个环节或元件以及它们组成的自动控制系统。24.2反馈控制和扰动补偿反馈控制由误差引起了动作，因此在反馈控制系统的调节过程中误差的发生不可避免。而误差的产生是用来力图消灭误差。有时这会导致在调节过程中出现较大的误差甚至引起振荡。扰动补偿是一种消除被控制对象由于外界扰动引起误差的方法。扰动补偿的原理在于扰动进入被控对象的同时也进入对象前部的控制器。3复合自动控制系统放大环节执行环节被控对象控制器+

2、给定环节反馈环节扰动补偿扰动测量扰动误差输出给定输入反馈信号_+陕西一彩色显像管厂，实际应用计算机作为PID控制器对大型显像管玻璃炉进行炉温自动控制。控制系统中实现对两个主要扰动的扰动补偿。一个是向炉内的投料量（玻璃原料量），它是可测量的。另一个是大气温度，实现对大气温度的扰动补偿。见图片。44.3比例微分积分控制比例控制：比例项的作用是放大误差的幅值，实行反馈控制的基本要求微分控制：“微分”项能预测误差变化的趋势积分控制：消除稳态误差5有静差和无静差0tfuuaufr如果自动控制系统是稳定的，有一个现象很值得重视：被控制量（系统输出

3、）在扰动出现后能否较精确地回到所要求的给定值。若是否定的，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分”项。积分项对误差取关于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，也会便随着时间的增加而积分项加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零，简称无差系统。64.4最优控制航天飞行器同样的飞行所消耗的燃料愈少愈好（最省燃料的航天器飞行控制系统）。或者同样的燃料，飞行的距离愈远愈好。这一类的自动控制系统中对于控制都有一定的技术指标，但与以往不同的是：通过设计控

4、制作用要使这个技术指标达到极值（极大或极小）。74.5自适应控制校正作用被控对象反馈控制器自适应控制器控制输入干扰输出被控对象反馈控制器辨识器参数控制输入干扰输出8显象管玻璃炉液位自校正控制玻璃炉在结构上可分为四个部分：熔解池、工作池、两个蓄热室和两台投料机。大型玻璃炉有2层楼高，仅熔解池就有75M2面积。见图片。94.6智能控制对于许多复杂的被控对象和它的外界环境，难以建立有效的数学模型和采用常规的经典或现代控制理论去进行定量计算和分析、设计。专家控制系统模糊控制系统神经控制系统学习控制系统10专家控制系统RY特征识别信息处理推理机

5、（IE）控制规则集对象和执行机构知识库（KB）SKGIU反馈环节专家控制器eu11模糊控制系统T(温度)={超高,很高,较高,中等,较低,很低,过低}.12神经控制系统w11Wnny1y3xnx1输入层输出层隐层反向传播x2y2………人工神经元的输入输出关系13发电机组++fG-G+2/S同步控制器速度调节器+-NfN转换器装置++转换器NfKφ装置++KfNφw1w3w2w4w5...x1x2x3x5x4Z(t)Zf(t)u(t)uf(t)++...u(t)图4.18双神经元同步控制系统图4.17发电机复杂控制系统14图4

6、.17是水轮发电机的复杂控制系统，其目的是要实现水轮发电机的并网运行。图中fN和N为电网的频率和相位，作为复合控制系统的给定。fG和G为发电机的频率和相位。水轮发电机的并网运行的理想条件为：发电机与电网间的电压差Δu=0，频率差Δf=0和相位差Δф=0。并网连接时间应尽可能短。该复杂控制系统能实现频率跟踪和相位跟踪的复杂控制方案。图4.18则利用两个神经元Np和Nf实现水轮发电机双神经元同步控制。图中Kf〉0和KP〉0为神经元的比例系统；Zf(t)和Z(t)为控制的性能指标，即测量Δf和Δф；xi为神经元输入，wi为xi的权系数（i=

7、1,2,…,5）。经训练神经元后，双神经元同步控制系统具有良好的控制效果，可直接用于控制水轮发电机的并网运行。神经网络可用作辩识器在自校正控制中代替常规辩识器以辩识对象的神经网络的网络模型来代替其数学模型进行自校正或自适应控制。15学习控制学习系统是自适应系统的发展与延伸，它能够按照运行进程中的“经验”和“教训”来不断增长知识，改进算法更广泛地模拟人类的某些行为（如判断、推理等）学习机推理机数据库规则库输出工业过程PID控制器误差输入+_图4.19由智能决策单元(IDU)来修正控制器参数164.7非线性系统及其控制输入(误差)mV输出

8、V0图4.20电子放大器的静特性b串激直流电动机图4.21极化继电器带动直流电动机a极化继电器17非线性元件特性输入(误差)mV输出(V)00不灵敏区图4.22极化继电器的静特性4.23饱和特性非线性系统会出现一些在线性