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1、自上世紀(jì)八十年代以來(lái),DCS(分布式控制系統(tǒng))及現(xiàn)在興起的FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng))逐漸取代了盤裝控制器的地位。DCS引進(jìn)我國(guó)后的近二十年的實(shí)踐,使人們逐漸發(fā)現(xiàn),應(yīng)用的結(jié)果與原來(lái)購(gòu)置DCS的希望目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。在煉油、化工、電力等行業(yè),除一些簡(jiǎn)單裝置外,用DCS實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制的為數(shù)甚少。因?yàn)閮?yōu)化控制的基礎(chǔ)是裝置的閉環(huán)穩(wěn)定自動(dòng)控制,這就要求裝置的各個(gè)控制回路應(yīng)該實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制的環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。然而目前DCS、FCS的最基本的單元控制環(huán)節(jié)
2、,仍然采用的是經(jīng)典的PID控制算法。長(zhǎng)期的實(shí)踐證明PID控制器是一個(gè)很好的控制器,它在系統(tǒng)控制中功勞卓著。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,生產(chǎn)裝置愈來(lái)愈大型化、復(fù)雜化,而且技術(shù)性能越來(lái)越高。在生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)了許多非線性、時(shí)變、大時(shí)滯、強(qiáng)耦合等環(huán)節(jié),而且大的干擾還經(jīng)常發(fā)生。對(duì)付這樣的被控對(duì)象,PID調(diào)節(jié)器就顯得無(wú)能為力了。 人們?cè)噲D用某些先進(jìn)控制算法來(lái)解決這些問(wèn)題。但又遇到了另一個(gè)問(wèn)題:即先進(jìn)控制律的設(shè)計(jì),必須要求建立系統(tǒng)可用的數(shù)學(xué)模型或完
3、備的知識(shí)庫(kù)和推理模式。實(shí)踐證明,完成上述任務(wù)也是一件十分困難的事。有時(shí),目前的科學(xué)技術(shù)水平甚至是無(wú)能為力的。 然而,現(xiàn)代控制理論和經(jīng)典PID都存在著許多良好的性質(zhì)和設(shè)計(jì)方法,這些精華不應(yīng)該被拋棄。所以設(shè)計(jì)一種兼有現(xiàn)代控制理論與經(jīng)典PID理論的優(yōu)點(diǎn),又適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化控制要求的新型控制器,就提到自動(dòng)控制工作者的研究日程上來(lái)了。無(wú)模型控制理論就是在這種情況下產(chǎn)生和發(fā)展起來(lái)的,依據(jù)這一理論設(shè)計(jì)的無(wú)模型控制器開(kāi)始應(yīng)用到了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。近十幾
4、年來(lái),無(wú)模型控制方法無(wú)論在理論上還是在實(shí)踐上,都取得了顯著的的成果。 本文系統(tǒng)地對(duì)無(wú)模型控制方法的性質(zhì)、功能及應(yīng)用進(jìn)行了研究,進(jìn)一步揭示了此方法的合理性、有效性和內(nèi)在本質(zhì),為進(jìn)一步推廣使用提供了理論依據(jù)和成功范例。 首先對(duì)無(wú)模型控制方法的本質(zhì)進(jìn)行了描述和研究,指出它是一種建模與反饋一體化的控制策略;對(duì)無(wú)模型控制律的一般形式的收斂性進(jìn)行了分析證明,并對(duì)收斂性條件進(jìn)行了分析,從而在理論上證明了無(wú)模型控制方法的合理性和有效性。
5、 其次研究了自適應(yīng)控制在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題。自適應(yīng)控制理論及應(yīng)用現(xiàn)在都已取得了顯著的成果,但在實(shí)際應(yīng)用中卻遇到了相當(dāng)?shù)睦щy,為此本文對(duì)自適應(yīng)控制和PID控制對(duì)強(qiáng)耦合、變時(shí)滯及非穩(wěn)定系統(tǒng)的控制效果進(jìn)行了仿真研究,指出這些方法對(duì)許多應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定控制的不足。而無(wú)模型控制方法為解決自適應(yīng)控制的問(wèn)題提供了一個(gè)切實(shí)有效的方法。針對(duì)無(wú)模型控制方法不依賴被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型的良好控制能力,對(duì)其各項(xiàng)功能進(jìn)行分析及仿真研究,包括適應(yīng)能力、抗干擾能
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