控制系統(tǒng)及現(xiàn)代控制理論.ppt

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1、控制系統(tǒng)及現(xiàn)代控制理論2012年4月9日小組報(bào)告，會(huì)議室內(nèi)容提要控制系統(tǒng)控制目標(biāo)控制系統(tǒng)組成控制理論經(jīng)典控制理論及其計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代控制系統(tǒng)基礎(chǔ)MotivationandTerminologyofAutomaticProcessControlSafetyFirstManEquipmentEnvironmentTheProfitMotive??meetingfinalproductspecifications??minimizingwasteproduction??minimizingenvironmentalimpact?

2、?minimizingenergyuse??maximizingoverallproductionrate福島核電站MotivationandTerminologyofAutomaticProcessControlControllersReduceVariability精確需要考慮。。。?thedirectiontomovethevalve,pump,compressor,heatingelement...???howfartomoveitatthismoment???howlongtowaitbeforemovingit

3、again???whetherthereshouldbeadelaybetweenmeasurementandaction控制系統(tǒng)的組成組成傳感器控制器控制對(duì)象最終控制對(duì)象(FCE)過(guò)程變量測(cè)量過(guò)程變量信號(hào)設(shè)置點(diǎn)控制器輸出操作變量干擾要求變量唯一且可測(cè)且可以轉(zhuǎn)換為電信號(hào)FCE可接收控制信號(hào)FCE按照控制信號(hào)產(chǎn)生預(yù)期變化控制量：On/off?中間變量:PI/PID系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的考慮?Easytoinstallandwire??Compatiblewithexistinginstrumentinterface??Lowmaint

4、enance??Ruggedandrobust??Reliableandlonglasting??Sufficientlyaccurateandprecise??Fasttorespond(smalltimeconstantanddeadtime)??Consistentwithsimilarinstrumentationalreadyintheplant?LowCost常用的控制方法經(jīng)典控制理論(20世紀(jì)30-50年代)超前，滯后設(shè)計(jì)。。。。PID系列的設(shè)計(jì)如何數(shù)字化實(shí)現(xiàn)？？？？現(xiàn)代控制理論（20世紀(jì)50-70年代）

5、線性控制(非線性控制)最優(yōu)控制理論系統(tǒng)辨識(shí)自適應(yīng)控制大系統(tǒng)控制理論和智能控制理論（20世紀(jì)60年代-）自適應(yīng)控制魯棒控制模糊控制人工智能與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)控制滑?？刂平?jīng)典控制理論線性系統(tǒng)拉普拉斯變換穩(wěn)定性判據(jù)S，Z根軌跡判定控制遲滯，超前，PID最少拍。。。。模擬方式實(shí)現(xiàn)，數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)連續(xù)控制器的離散化方法D(s)?D(z)1.雙線性變換法2.前向差分法3.后向差分法數(shù)字控制器的連續(xù)化設(shè)計(jì)步驟根據(jù)控制理論設(shè)計(jì)連續(xù)控制器系統(tǒng)辨識(shí)-控制方程Simulink仿真選擇合理的采樣頻率（（15-50）fc）將D(s)離散化為D(z)設(shè)計(jì)由計(jì)算機(jī)

6、實(shí)現(xiàn)的控制算法校驗(yàn)利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)控制算法以PID控制器為例模擬PID控制器數(shù)字PID控制器數(shù)字PID控制器改進(jìn)積分分離，抗積分飽和、、、現(xiàn)代控制理論——線性系統(tǒng)理論G(s)U(s)Y(s)狀態(tài)方程x1x2...xn輸出方程傳遞函數(shù)描述法狀態(tài)空間方程描述法現(xiàn)代控制理論——線性系統(tǒng)理論線性系統(tǒng)的性質(zhì)(續(xù))反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)反饋系統(tǒng)要求狀態(tài)變量可以測(cè)量包含控制系統(tǒng)的完整信息，控制結(jié)果滿意可以保持能控性，不一定能保持能觀性BuxCyAK+v反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)輸出反饋系統(tǒng)輸出變量容易測(cè)量,不能完整包含系統(tǒng)的信息，BuxCyAH+v控制

7、結(jié)果可能不滿意可以保持原系統(tǒng)的能觀性和能控性