先進控制技術(shù)

內(nèi)容概要

先進控制是一門隨著生產(chǎn)過程對控制系統(tǒng)要求不斷提高而迅速發(fā)展起來的控制技術(shù)。《先進控制技術(shù)》針對復(fù)雜工業(yè)過程可能具有的非線性、大滯后、強干擾、參數(shù)時變、變量耦合及部分變量不可測等問題，重點介紹了目前能有效解決這些問題的先進控制技術(shù)和方法，其中包括一些作者及同行的教學(xué)經(jīng)驗及科研成果，主要包括推理控制、自適應(yīng)控制、預(yù)測控制、多變量控制、智能控制、過程優(yōu)化及故障檢測與診斷等相關(guān)內(nèi)容。
《先進控制技術(shù)》可作為自動化學(xué)科高年級選修課或控制理論與控制工程學(xué)科研究生課程的教材，也可供相關(guān)學(xué)科科研或工程技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第1章 緒論1.1 過程控制系統(tǒng)的基本組成1.2 復(fù)雜工業(yè)過程的特點及對控制系統(tǒng)的要求1.2.1 復(fù)雜工業(yè)過程的特點1.2.2 復(fù)雜工業(yè)過程對控制系統(tǒng)的要求1.3 先進控制技術(shù)的產(chǎn)生背景1.3.1 PID控制器的特點1.3.2 先進控制技術(shù)的產(chǎn)生背景第2章 推理控制2.1 概述2.2 推理控制系統(tǒng)的原理2.2.1 問題的提出2.2.2 推理控制系統(tǒng)的組成2.2.3 推理控制器的設(shè)計2.2.4 推理-反饋控制系統(tǒng)2.3 推理控制系統(tǒng)模型誤差對系統(tǒng)性能的影響2.3.1 擾動通道模型誤差的影響2.3.2 控制通道模型誤差的影響2.4 輸出可測條件下的推理控制2.4.1 系統(tǒng)構(gòu)成2.4.2 模型誤差對系統(tǒng)性能的影響2.5 多變量推理控制2.5.1 多變量推理控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2.5.2 多變量推理控制器的V規(guī)范型結(jié)構(gòu)2.5.3 帶時間滯后多變量系統(tǒng)的V規(guī)范型推理控制器設(shè)計2.5.4 濾波矩陣的選擇第3章 自適應(yīng)控制3.1 自適應(yīng)控制概述3.1.1 自適應(yīng)控制系統(tǒng)的功能及特點3.1.2 自適應(yīng)控制系統(tǒng)的分類3.1.3 自適應(yīng)控制系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用3.2 模型參考自適應(yīng)控制3.2.1 模型參考自適應(yīng)控制的數(shù)學(xué)描述3.2.2 采用Lyapunov穩(wěn)定性理論的設(shè)計方法3.2.3 模型參考自適應(yīng)系統(tǒng)的魯棒性3.3 自校正控制3.3.1 概述3.3.2 動態(tài)過程參數(shù)估計的最小二乘法3.3.3 最小方差自校正控制器3.3.4 廣義最小方差自校正控制器3.3.5 零極點配置自校正控制器3.3.6 自校正PID控制器3.4 多變量自校正控制器3.4.1 多變量最小方差自校正控制器3.4.2 多變量廣義自校正控制器第4章 預(yù)測控制4.1 概述4.2 預(yù)測控制的基本原理4.3 模型算法控制4.3.1 預(yù)測模型4.3.2 模型校正4.3.3 參考軌跡4.3.4 滾動優(yōu)化4.4 動態(tài)矩陣控制的基本原理4.4.1 預(yù)測模型4.4.2 反饋校正4.4.3 滾動優(yōu)化4.4.4 動態(tài)矩陣控制的基本算法4.4.5 動態(tài)矩陣控制的性能分析4.5 廣義預(yù)測控制4.5.1 預(yù)測模型4.5.2 預(yù)測模型參數(shù)的求取4.5.3 滾動優(yōu)化4.5.4 反饋校正4.5.5 廣義預(yù)測控制的穩(wěn)定性4.6 面向?qū)嶋H應(yīng)用中的預(yù)測控制4.6.1 前饋-反饋預(yù)測控制4.6.2 串級預(yù)測控制第5章 多變量控制5.1 概述5.2 多變量系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述5.2.1 對象模型的內(nèi)部描述法5.2.2 對象模型的外部描述法5.3 多變量系統(tǒng)分析5.3.1 閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)矩陣5.3.2 閉環(huán)傳遞函數(shù)矩陣的極點和零點5.3.3 系統(tǒng)的極點和零點5.3.4 能控性和能觀性5.4 互聯(lián)分析5.4.1 多回路控制系統(tǒng)的互聯(lián)5.4.2 互聯(lián)的度量5.5 極點配置問題5.5.1 狀態(tài)反饋極點配置5.5.2 輸出反饋極點配置5.6 解耦控制5.6.1 串聯(lián)解耦5.6.2 線性狀態(tài)反饋解耦5.6.3 線性輸出反饋解耦第6章 智能控制6.1 模糊控制6.1.1 模糊數(shù)學(xué)簡介6.1.2 模糊控制的工作原理6.1.3 模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)與組成6.1.4 基本模糊控制器的設(shè)計6.1.5 模糊PID控制器6.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制6.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡介6.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)直接反饋控制6.2.3 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)逆控制6.2.4 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制6.2.5 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)PID控制6.2.6 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測控制6.3 專家控制6.3.1 專家系統(tǒng)概述6.3.2 專家控制系統(tǒng)6.3.3 專家控制系統(tǒng)應(yīng)用實例第7章 過程優(yōu)化7.1 概述7.1.1 基本概念7.1.2 過程優(yōu)化的主要工作7.2 過程優(yōu)化模型7.2.1 目標(biāo)函數(shù)7.2.2 決策變量7.2.3 約束條件7.2.4 過程優(yōu)化模型的建立7.3 過程優(yōu)化模型的求解7.3.1 優(yōu)化算法的選擇7.3.2 遺傳算法7.3.3 過程優(yōu)化實例7.3.4 過程優(yōu)化控制的結(jié)構(gòu)7.4 大工業(yè)過程穩(wěn)態(tài)優(yōu)化7.4.1 大工業(yè)過程穩(wěn)態(tài)優(yōu)化問題的引入7.4.2 大工業(yè)過程穩(wěn)態(tài)優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)描述7.4.3 三種基本協(xié)調(diào)方法第8章 故障檢測與診斷8.1 概述8.1.1 故障診斷技術(shù)的發(fā)展8.1.2 故障的定義及分類8.1.3 故障診斷的定義及分類8.1.4 故障診斷系統(tǒng)性能評價8.1.5 故障診斷方法8.2 基于狀態(tài)估計的故障診斷8.2.1 引言8.2.2 冗余信號的產(chǎn)生8.2.3 IFD診斷方案8.2.4 IFD系統(tǒng)實例8.3 基于時序分析的故障診斷8.3.1 引言8.3.2 時序建模8.3.3 判別函數(shù)8.4 基于多元統(tǒng)計的故障診斷8.4.1 主成分分析原理8.4.2 基于主元分析的故障檢測8.4.3 基于主元分析的故障診斷8.4.4 基于主成分分析的故障診斷實例8.5 智能故障診斷方法8.5.1 引言8.5.2 基于專家系統(tǒng)的故障診斷8.5.3 基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的故障診斷參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：第1章 緒論過程控制技術(shù)是利用測量儀表自動獲取過程相關(guān)變量，通過控制器對影響過程狀況的變量進行自動調(diào)整，以達到控制目的的技術(shù)。過程控制涉及化工、冶金、電力、航空等許多工業(yè)部門，對國民經(jīng)濟的發(fā)展起著十分重要的作用。過程控制水平的高低是衡量一個國家科學(xué)技術(shù)先進與否的重要指標(biāo)之一。隨著各個行業(yè)對產(chǎn)品數(shù)量和質(zhì)量要求的不斷提高以及控制理論和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，過程控制技術(shù)也在不斷地發(fā)展和完善。1.1 過程控制系統(tǒng)的基本組成根據(jù)生產(chǎn)過程和使用設(shè)備的不同，過程控制系統(tǒng)有多種不同的形式，但概括起來，大多數(shù)控制系統(tǒng)可用圖1.1所示的結(jié)構(gòu)表示，即過程控制系統(tǒng)主要由被控對象、檢測環(huán)節(jié)和控制器等組成。被控對象是指要進行控制的設(shè)備或過程（本書將執(zhí)行機構(gòu)和功率放大單元都歸入被控對象），其輸出稱作被控量，其輸入稱作控制量。檢測環(huán)節(jié)包括傳感器和變送器，用來檢測被控量。檢測環(huán)節(jié)的精度和特性直接影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)，它是構(gòu)成自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，所以，一般要求檢測環(huán)節(jié)的精度高、反應(yīng)靈敏且性能穩(wěn)定?？刂破魇沁^程控制系統(tǒng)的核心，它根據(jù)被控量的期望值與實際檢測值之差（控制偏差）及相關(guān)信息（例如偏差的導(dǎo)數(shù)、積分等變量）來確定控制量，使控制系統(tǒng)趨于平衡狀態(tài)（例如對n階線性時不變系統(tǒng)而言，除偏差為零外，偏差的n-1階導(dǎo)數(shù)也應(yīng)為零），或使系統(tǒng)輸出按照期望的軌跡變化，以滿足生產(chǎn)工藝要求。1.2 復(fù)雜工業(yè)過程的特點及對控制系統(tǒng)的要求1.2.1 復(fù)雜工業(yè)過程的特點在一般的生產(chǎn)過程中，常規(guī)比例、積分和微分（以下簡稱PID）控制器就能滿足要求，這從PID控制器應(yīng)用的廣泛程度就可得出結(jié)論。據(jù)有關(guān)資料介紹，在現(xiàn)代化的大型企業(yè)中，85%～95%的控制系統(tǒng)采用常規(guī)PID控制器。但當(dāng)被控對象比較復(fù)雜或?qū)刂葡到y(tǒng)品質(zhì)要求較高時（例如不僅希望調(diào)節(jié)時間短，同時還希望超調(diào)量?。?，常規(guī)PID控制器就無法滿足生產(chǎn)工藝要求了，主要原因可歸納為如下幾點。1） 非線性有的被控對象非線性特性比較嚴(yán)重，不能用簡單的分段線性化的方法進行處理，如pH控制、聚合反應(yīng)過程控制等。2） 時變性在實際生產(chǎn)過中，部分被控對象的參數(shù)是時變的，而且變化幅度比較大，例如電爐煉鋼電極升降系統(tǒng)中的電弧梯度（與系統(tǒng)開環(huán)放大系數(shù)成正比），在冶煉開始時約為10V/mm，到冶煉結(jié)束時約為1.1V/mm，其間大約變化了近10倍，顯然在整個煉鋼過程中，采用一個固定參數(shù)的控制器不可能滿足生產(chǎn)工藝要求。3） 耦合性有些多變量系統(tǒng)相互耦合比較嚴(yán)重，不能簡單地按單回路來處理，如隧道窯各區(qū)溫度、精餾過程及電站鍋爐燃燒過程的諸多控制回路中均存在較強的耦合關(guān)系。4） 被控量不能在線測量在實際控制過程中，存在一些在現(xiàn)有技術(shù)條件下無法在線測量的參數(shù)，或雖能測量，但設(shè)備昂貴且難以維護或者需離線且滯后較大，這些都給閉環(huán)控制造成困難，影響控制效果。如精餾過程塔頂（底）產(chǎn)品成分、聚合反應(yīng)物的平均分子量、濕法冶金的浸出率等。5） 大滯后純滯后的存在使閉環(huán)控制系統(tǒng)的性能變差，嚴(yán)重時將導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。1.2.2 復(fù)雜工業(yè)過程對控制系統(tǒng)的要求通常把被控量處于調(diào)節(jié)狀態(tài)的過程稱為動態(tài)過程或暫態(tài)過程，而把被控量處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)稱為靜態(tài)或穩(wěn)態(tài)，控制系統(tǒng)的指標(biāo)通常用穩(wěn)定性、穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能來衡量。1）穩(wěn)定性當(dāng)改變控制系統(tǒng)的期望值或發(fā)生擾動作用時，輸出將偏離原來的穩(wěn)態(tài)值，這時由于控制器的作用，系統(tǒng)輸出若能達到新穩(wěn)態(tài)或回到原穩(wěn)態(tài)，就稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的；若系統(tǒng)輸出發(fā)散或不能回到穩(wěn)態(tài)，系統(tǒng)就是不穩(wěn)定的。對線性系統(tǒng)而言，系統(tǒng)的穩(wěn)定性與系統(tǒng)期望值和擾動信號無關(guān)，只與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)。顯然，不穩(wěn)定的系統(tǒng)是無法工作的，對控制系統(tǒng)最基本的要求就是穩(wěn)定。2） 穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)通常采用穩(wěn)態(tài)誤差來衡量系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，當(dāng)系統(tǒng)由動態(tài)進入穩(wěn)態(tài)后，系統(tǒng)的期望值與實際輸出值之差稱為穩(wěn)態(tài)誤差，對于隨動系統(tǒng)來說，穩(wěn)態(tài)誤差則是指在穩(wěn)定跟隨過程中，輸出量偏離期望值的大小。穩(wěn)態(tài)誤差的大小反映了系統(tǒng)控制的準(zhǔn)確程度，若穩(wěn)態(tài)誤差為零，則稱系統(tǒng)為無差系統(tǒng)。在實際的控制系統(tǒng)中，要求穩(wěn)態(tài)誤差為零是不現(xiàn)實的，只要滿足生產(chǎn)工藝要求，使穩(wěn)態(tài)誤差保持在規(guī)定范圍內(nèi)即可。3） 動態(tài)性能指標(biāo)由于實際被控對象通常有一定的慣性（如機械慣性、電磁慣性、熱慣性等），且實際的能源功率都有限制，系統(tǒng)中各種變量的值是不可能突變的。因此，系統(tǒng)從一個穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個穩(wěn)態(tài)需要經(jīng)歷一段時間，即需要經(jīng)歷一個過渡過程，表征這個過渡過程品質(zhì)的指標(biāo)叫做動態(tài)性能指標(biāo)，具體介紹如下：（1）最大超調(diào)量。最大超調(diào)量是輸出最大值與輸出穩(wěn)態(tài)值的相對誤差，簡稱超調(diào)量，它反映了系統(tǒng)的平穩(wěn)性，超調(diào)量越小，說明系統(tǒng)過渡過程越平穩(wěn)。（2）上升時間。上升時間是指系統(tǒng)輸出第一次達到穩(wěn)態(tài)值所對應(yīng)的時間。對于無振蕩的系統(tǒng)，常把輸出量從輸出穩(wěn)態(tài)值的10%到輸出穩(wěn)態(tài)值的90%所對應(yīng)的時間叫做上升時間。（3）調(diào)節(jié)時間。調(diào)節(jié)時間是指系統(tǒng)的輸出量進入并一直保持在穩(wěn)態(tài)輸出值附近的允許誤差帶內(nèi)所需的時間。允許誤差帶寬度根據(jù)實際生產(chǎn)工藝要求而定，一般取穩(wěn)態(tài)輸出值的±2%或±5%。調(diào)節(jié)時間反映了系統(tǒng)的快速性，調(diào)節(jié)時間越短，系統(tǒng)的快速性越好。（4）振蕩次數(shù)。振蕩次數(shù)是指在調(diào)節(jié)時間內(nèi)，輸出量在穩(wěn)態(tài)值附近上下波動的次數(shù)，它也反映系統(tǒng)的平穩(wěn)性，振蕩次數(shù)越少，說明系統(tǒng)的平穩(wěn)性越好。在同一個控制系統(tǒng)中，上述性能指標(biāo)往往存在著矛盾，必須兼顧它們之間的要求，根據(jù)具體的實際情況合理解決。生產(chǎn)過程對控制系統(tǒng)的總體要求是：控制系統(tǒng)必須是穩(wěn)定的，穩(wěn)態(tài)誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)，動態(tài)過程的超調(diào)量應(yīng)盡可能小且調(diào)節(jié)時間盡可能短。具體可歸納為如下幾個方面：（1）控制器應(yīng)使系統(tǒng)輸出自動跟隨期望值的變化，能夠抑制系統(tǒng)中出現(xiàn)的擾動，使系統(tǒng)達到最佳的性能指標(biāo)。（2）當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)及參數(shù)未知、或雖已知但在生產(chǎn)過程中變化時，控制器應(yīng)能始終給出最佳的控制效果。（3）在某個輸出變量受多個輸入變量影響的多變量系統(tǒng)中，控制器應(yīng)盡可能使該系統(tǒng)輸出只受對應(yīng)的期望設(shè)定值影響。（4）當(dāng)系統(tǒng)輸出不可測時，控制器能根據(jù)其他與系統(tǒng)輸出有關(guān)的輔助變量保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，并能消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差。以上是生產(chǎn)過程對控制器的要求，對于現(xiàn)代工業(yè)過程控制而言，不僅要求對重要工藝參數(shù)控制平穩(wěn)、快速、準(zhǔn)確，而且要求對整個流程實現(xiàn)優(yōu)化控制，即系統(tǒng)追求的不是局部最優(yōu)，而是全局最優(yōu)。當(dāng)然，這不是控制器本身的任務(wù)，而是以節(jié)約能源、降低原材料消耗、提高企業(yè)的經(jīng)濟效益為目的，要在不修改工藝、不增加設(shè)備的情況下，根據(jù)市場經(jīng)濟信息和生產(chǎn)條件的變化，調(diào)整各回路的設(shè)定值，使整個流程運行在最佳狀態(tài)。另外，為保證設(shè)備和控制系統(tǒng)安全可靠地運行，除定期對設(shè)備和控制系統(tǒng)中的各環(huán)節(jié)進行檢修外，還希望能在運行過程中實時地進行故障檢測和診斷，以便及時發(fā)現(xiàn)故障，把因故障造成的損失降到最小。1.3 先進控制技術(shù)的產(chǎn)生背景隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大以及生產(chǎn)水平的不斷提高，企業(yè)對生產(chǎn)過程的自動控制也提出了更高的要求。一些常規(guī)控制方法已遠遠不能滿足一部分企業(yè)對提高經(jīng)濟效益、降低能耗、保護環(huán)境等的要求，這就使得先進控制技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用成為必然?，F(xiàn)代控制理論幾十年來的發(fā)展為先進控制技術(shù)奠定了堅實的理論基礎(chǔ)，而計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，又為先進控制技術(shù)的應(yīng)用提供了軟、硬件平臺?？梢?，企業(yè)的需要、現(xiàn)代控制理論的發(fā)展以及計算機技術(shù)水平的提高推動了先進控制技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用。在介紹先進控制技術(shù)的產(chǎn)生背景之前，先回顧一下PID控制器。1.3.1 PID控制器的特點廣泛應(yīng)用的PID控制律由比例控制、積分控制和微分控制綜合而成，其特點可歸納如下：（1）控制量的計算既考慮了當(dāng)前偏差的大小、偏差的積累，同時還考慮了偏差的變化趨勢，控制系統(tǒng)的性能可通過比例增益、積分時間常數(shù)及微分時間常數(shù)來調(diào)整，綜合性能較好。（2）采用PID控制器時，可以不知道被控對象的數(shù)學(xué)模型（當(dāng)然，若知道被控對象的數(shù)學(xué)模型，有利于PID參數(shù)的確定），對被控對象結(jié)構(gòu)及參數(shù)的魯棒性較強。（3）雖然有多種確定PID參數(shù)的方法，但要想將PID控制器的性能調(diào)整到最佳并非易事，且一旦控制器的參數(shù)調(diào)整完畢，控制器的性能也就固定不變了。（4）PID控制器屬于線性控制器，難以實現(xiàn)既要調(diào)節(jié)時間短、還要超調(diào)量小的控制目標(biāo)。雖然一些學(xué)者對經(jīng)典PID控制器也作了一些改進，例如提出了積分分離PID控制器、帶死區(qū)的PID控制器、微分先行PID控制器等等，但仍然不能滿足現(xiàn)代工業(yè)過程對控制系統(tǒng)的要求。1.3.2 先進控制技術(shù)的產(chǎn)生背景何謂先進控制技術(shù)，目前還沒有一種嚴(yán)格統(tǒng)一的定義，一般是指那些不同于常規(guī)單回路控制、并比常規(guī)PID控制器有更好控制效果的控制策略的總稱，本書主要介紹對具有非線性、時變、大時滯、強耦合及關(guān)鍵變量不能在線獲得的生產(chǎn)過程行之有效的先進控制技術(shù)。在工業(yè)過程控制中，由于原材料成分不穩(wěn)定，或者由于生產(chǎn)品種改變，或者由于設(shè)備磨損等，這都將導(dǎo)致系統(tǒng)運行環(huán)境或系統(tǒng)參數(shù)的改變，而常規(guī)PID控制器不能很好地適應(yīng)工藝參數(shù)的變化，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。由此發(fā)展起來的自適應(yīng)控制技術(shù)，根據(jù)被控系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)，在線辨識系統(tǒng)的參數(shù)，進而確定控制器的參數(shù)，計算出最佳的控制信號。由于控制器參數(shù)可以隨著環(huán)境和特性變化而自動整定，所以對各種不同的運行條件，控制器都能很好地工作，使被控過程輸出對其設(shè)定值的方差達到最小，這樣既保證了產(chǎn)品質(zhì)量、又降低了原材料和能源的消耗。相對常規(guī)PID控制器來說，自適應(yīng)控制器比較復(fù)雜，絕大多數(shù)自適應(yīng)控制器都要靠計算機實現(xiàn)，經(jīng)典的自適應(yīng)控制器對系統(tǒng)的零點和時滯比較敏感，而計算機的控制周期影響被控系統(tǒng)脈沖傳遞函數(shù)的零點和時滯，可見尋找一種理論上比較完善、適用范圍廣且魯棒性好的控制方法勢在必行，預(yù)測控制便是在這樣的背景下產(chǎn)生的。它將多點預(yù)測、設(shè)定值柔化、滾動優(yōu)化及反饋校正綜合到一起；由于模型結(jié)構(gòu)的不唯一性，使它可以根據(jù)對象的特點和控制要求，以最合適的方式建立預(yù)測模型；它可以把實際系統(tǒng)中的不確定因素考慮在優(yōu)化過程中，形成動態(tài)的最優(yōu)控制。預(yù)測控制是最有應(yīng)用前景的先進控制技術(shù)之一。對于輸出無法測量或難以測量的工業(yè)過程，不能直接實現(xiàn)反饋控制，此時只能采用控制輔助輸出的方法間接控制過程的主要輸出，若采用常規(guī)PID控制器，很難使過程輸出很好地跟蹤設(shè)定值，為了解決過程控制中存在的這種情況，科學(xué)工作者進行了各種努力。理論分析和實驗結(jié)果均表明，由美國科學(xué)家Coleman Brosilow和Martin Tong提出的推理控制較其他控制方法具有更好的效果。他們在建立被控對象數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)對過程輸出性能的要求，通過數(shù)學(xué)推理，得到控制器應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)形式。上面討論的都是一個控制變量和一個被控變量的控制系統(tǒng)，稱為單變量控制系統(tǒng)，但有些生產(chǎn)過程的被控變量和控制變量都不止一個，而且相互之間還有關(guān)聯(lián)，若簡單地采用常規(guī)的單回路方法控制多變量系統(tǒng)，盡管在設(shè)計和操作時可采取一些補救措施，但由于沒有充分考慮系統(tǒng)內(nèi)部的互聯(lián)，因此系統(tǒng)的閉環(huán)性能很難達到要求，嚴(yán)重時甚至?xí)茐母骰芈烽g的正常運行狀態(tài)。正是在實際生產(chǎn)過程要求的推動下，多變量系統(tǒng)的控制方法才得到發(fā)展和完善。由于單變量控制比較簡單成熟，所以研究多變量控制系統(tǒng)的一個主要思路是解耦，即先使開環(huán)系統(tǒng)完全解耦，從而構(gòu)成多個完全獨立的單回路系統(tǒng)；另外，也可以利用補償器和反饋使閉環(huán)系統(tǒng)解耦。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對產(chǎn)品質(zhì)量的要求不斷提高，進而對控制系統(tǒng)性能的要求也越來越高。另一方面有些工業(yè)過程具有綜合復(fù)雜性，即被控對象具有非線性、時變性、強耦合、大滯后等特點，需要控制器具有自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織和決策能力等。這就帶動了智能控制技術(shù)的發(fā)展，智能控制是一個新興的學(xué)科領(lǐng)域，目前有關(guān)智能控制的定義、理論、結(jié)構(gòu)等尚無統(tǒng)一的系統(tǒng)描述，本書僅介紹模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和專家控制。

編輯推薦

　　先進控制技術(shù)目前尚無嚴(yán)格統(tǒng)一的定義，而且所涉及內(nèi)容比較多?！断冗M控制技術(shù)》在簡要歸納過程控制系統(tǒng)的特點和對控制器要求的基礎(chǔ)上，主要介紹了比較成熟且具有廣泛應(yīng)用前景的先進控制技術(shù)和方法，全書由毛志忠和常玉清編寫。

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