石油化工自动化及仪表教学全套课件第2版课件 第18章 新型控制系统.ppt

《石油化工自动化及仪表教学全套课件第2版课件 第18章 新型控制系统.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第18章新型控制系统18.1自适应控制系统18.2预测控制系统18.3智能控制系统与专家控制系统18.4模糊控制系统18.5神经元网络控制18.6故障检测与故障诊断18.1自适应控制系统如果系统本身能够不断地测量被控对象的性能或参数，并把系统当前的运行指标与期望的性能指标相比较，进而改变控制器的结构或参数，就可以使系统运行在某种意义下的最优或次优状态。按照这样的思想建立的控制系统，称为自适应控制系统。根据设计原理和结构的不同，自适应控制系统可分为以下几种形式。18.1.1变增益自适应控制系统变增益自适应控制系统的结构如图18-1所示。当控制器的

2、参数随工作状况和环境的变化而变化时，通过测量系统的某些变量，按照规定的程序可以改变控制器的增益结构。图18-1变增益自适应控制系统结构图模型参考自适应控制系统的结构如图18-2所示。图中，参考模型表示控制系统的性能要求，虚线框内的部分表示控制系统。18.1.2模型参考自适应控制系统图18-2模型参考自适应控制系统结构图自校正控制系统也称为参数自适应系统，其结构如图18-3所示。该系统在原有控制系统的基础上，增加了一个外回路。它由对象参数辨识器和控制器参数计算机构组成。18.1.3自校正控制系统图18-3自校正控制系统结构图18.2预测控制系统预

3、测控制系统是指预测控制算法在工业过程控制上的成功应用。预测控制算法则是一类特定的计算机控制算法的总称。18.2.1预测控制系统的基本结构各种预测控制算法归纳起来主要由预测模型、反馈校正、滚动优化和参考轨迹四部分组成，预测控制的基本结构图如图18-4所示。1.预测模型能够根据系统现在时刻的控制输入及过程的历史信息预测出未来的输出值。2.反馈校正在每个预测时刻都引入当时实际对象的输出和模型输出的偏差，图18-4预测控制的基本结构图使闭环模型不断得到修正，这样，即可有效地克服模型的不精确性和系统中存在的不确定性。3.参考轨迹参考轨迹通常采用从现在时刻

4、实际输出值出发的一阶指数曲线。采用这种形式的参考轨迹，将会减少过量的控制作用，使系统的输出比较缓慢地达到设定值。4.滚动优化预测控制是一种优化控制算法。它是通过某一性能指标的最优化来确定未来的控制作用。这一性能指标还涉及到过程未来的行为，它是根据预测模型由未来的控制策略决定的。18.2.2预测控制系统的特点及其应用1.预测控制系统的特点1）从控制方式上预测控制与传统的PID控制不同。2）预测控制的预测和优化模式是对传统最优控制的修正，它能使建模简化，并且考虑到不确定性及其它复杂性等因素。3）预测控制对数学模型的要求不高而且模型形式多样化，能够直

5、接处理具有纯滞后的过程，具有良好的跟踪性能和较强的抗干扰能力，对模型误差具有较强的鲁棒性。2.预测控制系统的应用目前，国外已经研制出许多以预测控制为核心思想的先进控制软件包并成功地应用于石化企业的许多重要装置。我国通过与国外公司合作和科技攻关等，部分成果已经逐渐形成商品化软件。18.3智能控制系统与专家控制系统智能控制系统是实现某种控制任务的一种智能系统，它由智能控制器和对象所组成，具备一定的智能行为，可以用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统18.3.1智能控制的基本概念智能控制是从“仿人”的概念出发的，其方法包括模糊控制、神经元网络控制、

6、专家控制以及现代仿生优化方法的控制等。的控制问题。智能控制系统的基本结构图如图18-5所示。图18-5智能控制系统的基本结构图智能控制系统的主要功能特点可以概括为以下几个方面。1.学习功能2.适应功能3.组织功能根据智能控制系统的定义和控制功能，可对各种智能控制器进行分类，主要有以下几种类型。1.自寻优智能控制器5.自修复智能控制器2.自学习智能控制器6.自镇定智能控制器3.自适应智能控制器7.自协调智能控制器4.自组织智能控制器8.自繁殖智能控制器18.3.2智能控制的主要类型1.专家控制系统的基本概念专家系统（ExpertSystem）是一

7、种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。专家系统内部含有大量的某个领域的专家水平的知识与经验，能够运用人类专家的知识和解决问题的方法进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，来解决该领域的复杂问题。专家控制系统是指将专家系统的设计规范和运行机制与传统控制理论和技术相结合而成的实时控制系统的设计和实现方法。18.3.3专家控制系统2.专家控制系统的类型根据专家控制系统在过程控制中的用途和功能可分为直接型专家控制器和间接型专家控制器。如果按照知识表达技术分类，又可分为产生式专家控制系统和框架式专家控制系统等。3.专家控制系统的结构专家控制系统的总

8、体结构如图18-6所示。该系统由算法库、知识基系统和人-机接口与通讯系统三部分组成。在控制过程中，如果将熟练工人或技术人员头脑中丰富的操作经验加以总结