化学工业出版社：《化工仪表及自动化》课程教材电子教案（PPT课件讲稿，第三版）第十四章 高级控制系统

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化学工业出版社 www.cip.com.cn 化工仪表及自动化 第十四章 高级控制系统

内容提要 化学工业出版社 WW. CIp. com. cn ■自适应控制系统 参考模型自适应控制系统 ■具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统 ■预测控制 ■智能控制系统 ■神经元网络控制

化学工业出版社 内容提要 www.cip.com.cn ◼ 自适应控制系统 ◼ 参考模型自适应控制系统 ◼ 具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统 ◼ 预测控制 ◼ 智能控制系统 ◼ 神经元网络控制 1

化学工业出版社 内容提要 WW. CIp. com. cn ■模糊控制系统 ■最优控制系统 ■控制管理一体化

化学工业出版社 内容提要 www.cip.com.cn ◼ 模糊控制系统 ◼ 最优控制系统 ◼ 控制管理一体化 2

化学工业出版社 概述 WW. CIp. com. cn ■新型控制系统的主要特征 ①被控过程是多输入多输出的多变量系统且变量之间互 相耦合; ②被控过程的数学模型难以精确获得或具有明显的时变 性; ③控制算法丰富不只局限于PID形式系统的目的不是简 单地实现输出控制; ④控制工貝不再是简单的模拟式控制器,而是采用各种大、 中、小、微型计算机

化学工业出版社 概述 www.cip.com.cn ◼ 新型控制系统的主要特征： ①被控过程是多输入多输出的多变量系统,且变量之间互 相耦合; ②被控过程的数学模型难以精确获得或具有明显的时变 性; ③控制算法丰富,不只局限于 PID形式,系统的目的不是简 单地实现输出控制; ④控制工具不再是简单的模拟式控制器,而是采用各种大、 中、小、微型计算机。 3

化学工业出版社 第一节自适应控制系统 WW. CIp. com. cn 自适应控制是针对不确定性的系统而提出的。 分 对于自适应控制系统来说,根据不确 类定性的不同情况,主要有两种类型: 确定性自适应控制系统 随机自适应控制系统

化学工业出版社 第一节 自适应控制系统 www.cip.com.cn 自适应控制是针对不确定性的系统而提出的。 分 类 对于自适应控制系统来说，根据不确 定性的不同情况，主要有两种类型: ➢ 确定性自适应控制系统 ➢ 随机自适应控制系统 4

第一节自适应控制系统 化学工业出版社 WW. CIp. com. cn ■一、参考模型自适应控制系统 r() 参考模型 ym(t) +e( 该类自适应控制系统 实际上是在原来的反馈 控制器 被控对象v 控制基础上附加一个参 考模型和一个控制器参 自适应律 数的自动调整回路。 图14-1参考模型自适应控制系统方块图 设计这类自适应控制系统的关键问题是如何综合自适应 律。目前综合自适应律有两种方法,一种为参数最优化的综 合方法;另一种是基于稳定理论的综合方法

化学工业出版社 第一节 自适应控制系统 www.cip.com.cn 5 图14-1 参考模型自适应控制系统方块图 ◼ 一、参考模型自适应控制系统 该类自适应控制系统 实际上是在原来的反馈 控制基础上附加一个参 考模型和一个控制器参 数的自动调整回路。 设计这类自适应控制系统的关键问题是如何综合自适应 律。目前综合自适应律有两种方法, 一种为参数最优化的综 合方法；另一种是基于稳定理论的综合方法

化学工业出版社 第一节自适应控制系统 WW. CIp. com. cn 具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统 通过在线辨识获取对象的数学模型然后由控制器对系统进 行控制 (K) U(K r(K)+ C(K) 被控过程 图14-2中的辨 十 器和控制器实质 u( 上都是一些递推 控制器 辨识器 计算公式。 图14-2具有在线辨识的自适应控制系统

化学工业出版社 第一节 自适应控制系统 www.cip.com.cn ◼二、具有被控对象数学模型在线辨识的自适应控制系统 ◼ 通过在线辨识获取对象的数学模型,然后由控制器对系统进 行控制。 被控过程 控制器 辨识器 ω(K) υ(K) c(K) r(K) u(K) θ (K) ∧ x (K) ∧ + + + - ○ ○ 图14-2 具有在线辨识的自适应控制系统 图14-2中的辨识 器和控制器实质 上都是一些递推 计算公式。 6

化学工业出版社 第二节预测控制系统 WW. CIp. com. cn 预测控制系统是一种基于模型的预测控制算法其基本 思想是利用模型预测被控过程未来的输出及其与给定值 之差并据此以某种优化指标计算当前应施加于过程的控 制作用。 x 参考轨迹 十 控制算法广义对象 y 预测器 内部模型 图14-3预测控制系统

化学工业出版社 第二节 预测控制系统 www.cip.com.cn 7 预测控制系统是一种基于模型的预测控制算法,其基本 思想是利用模型预测被控过程未来的输出及其与给定值 之差,并据此以某种优化指标计算当前应施加于过程的控 制作用。 - 参考轨迹 预测器 控制算法 广义对象 内部模型 x y y y u u ○ + + - 图14-3 预测控制系统

第三节智能控制系统 化学工业出版社 WW. CIp. com. cn 智能控制系统是将人工智能与自动控制学科结合起来的 种控制系统。它将一些定性的、叙述性的、法则性的知 识表述与处理方法应用于自动控制,或者与现有的控制规律 结合起来。 专家系统 是人工智能的一个重要分支,是一个(或一组)能在某 特定领域内,以人类专家水平去解决该领域中困难问题的 计算机程序

化学工业出版社 第三节 智能控制系统 www.cip.com.cn 8 智能控制系统是将人工智能与自动控制学科结合起来的 一种控制系统。它将一些定性的、叙述性的、法则性的知 识表述与处理方法应用于自动控制,或者与现有的控制规律 结合起来。 专家系统 是人工智能的一个重要分支，是一个 (或一组)能在某 特定领域内，以人类专家水平去解决该领域中困难问题的 计算机程序

化学工业出版社 第三节智能控制系统 WW. CIp. com. cn 专家系统的作用 作为理论研究的工具推动了人工智能的发展;作为一 种实用工具为人类提供了保存、传播、利用和评价知识 的有效手段。 影响专家系统的因素 主要取决于它所拥有知识的数量与质量

化学工业出版社 第三节 智能控制系统 www.cip.com.cn 专家系统的作用 作为理论研究的工具推动了人工智能的发展；作为一 种实用工具为人类提供了保存、传播、利用和评价知识 的有效手段。 影响专家系统的因素 主要取决于它所拥有知识的数量与质量。 9