《级化工教案》PPT课件

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1、第十一课知识回顾1、串级控制系统的概念及特点2、串级控制系统主、副控制器作用方向的确定3、均匀控制系统的概念及特点4、比值控制系统的概念及类型5、分程控制系统的概念及作用6、选择性控制系统的作用7、前馈与反馈的不同9先进控制系统随着科学技术和生产的迅速发展，对大型、复杂和不确定性系统实行自动控制的要求不断提高，使得现代控制理论的局限性日益明显。实际工业过程常具有非线性、时变性和不确定性，且大多数工业过程是多变量的，难于建立其精确的数学模型。即使一些对象能够建立起数学模型、其结构也往往十分复杂，难于设计并实

2、现有效控制。9.1基于模型的预测控制与PID控制的不同点：PID控制：根据过程当前的和过去的输出测量值和设定值的偏差来确定当前的控制输入。预测控制：不但利用当前的和过去的偏差值，而且利用预测模型来预估过程未来的偏差值，以滚动优化确定当前的最优输入策略。9.1.1预测控制基本原理基本特征：1、预测模型2、反馈校正3、滚动优化9.1.1预测控制基本原理1、预测模型：是一个描述系统动态行为的模型。具有预测功能，根据系统的现时刻的控制输入以及过程的历史信息，预测过程输出的未来值。9.1.1预测控制基本原理2、反馈

3、校正：通过输出的测量值与模型的预估值进行比较，得出模型的预测误差，再利用模型预测误差来校正模型的预测值，从而得到更为准确的将来输出的预测值。9.1.1预测控制基本原理3、滚动优化：优化不是采用一个不变的全局最优目标，而是采用滚动式的有限时域优化策略。即在每一采样时刻，优化性能指标只涉及该时刻起到未来有限的时间，而到下一个采样时刻，这一优化段会同时向前推移。9.1.2预测控制的优良品质1、对数学模型要求不高且模型的形式是多样化的。2、能直接处理具有纯滞后的过程。3、具有良好的跟踪性能和较强的抗扰动能力4、对

4、模型误差具有较强的鲁棒性。有待于进一步解决的问题：①主要设计参数对稳定性、鲁棒性和其它控制性能的影响，给出参数选择的定量结果；②研究当存在建模误差及干扰时，预测控制的鲁棒性，并给出定量分析结果；③研究新的滚动优化策略；④建立有效的反馈校正方法；⑤进一步完善预测控制算法。目前的预测控制算法普遍存在着模型精度不高，滚动优化策略少，反馈校正方法单调等问题。如何突破原有的模型框架，利用所有可能获取的反映过程未来变化趋势的动态信息，建立高精度的预测模型是提高模型预测精度的有效途径。9.2推断控制推断控制是利用数学模

5、型由可测信息将不可测的输出变量推算出来实现反馈控制，或将不可测扰动推算出来以实现前馈控制。9.2推断控制推断控制的基本组成：1、信号分离：将不可直接测量扰动对辅助输出的影响分离出来。2、估计器：用于估计不可直接测量扰动对过程主要输出的影响。3、推断控制器：根据估计器输出与设定值偏差输出控制命令。9.3软测量技术基本思想：把自动控制理论与生产过程知识有机结合起来，应用计算机技术，对于难于测量或暂时不能测量的重要变量，选择另外一些容易测量的变量，通过构成某种数学关系来推断和估计，以软件来代替硬件功能。9.3软

6、测量技术组成：1、机理分析与辅助变量的选择2、数据采集和处理3、软测量模型的建立4、在线校正9.4双重控制系统对于一个被控变量采用两个或两个以上的操纵变量进行控制的控制系统称为双重或多重控制系统。9.5纯滞后补偿控制系统史密斯预估补偿控制：在PID反馈控制的基础上，引入一个预补偿环节，使闭环特征方程不含纯滞后项，从而提高控制质量。9.8自适应控制实际上有些化工对象特性是随时间变化的(如原材料成分的改变、催化剂的活性降低和设备的结垢、磨损等)．这些变化可能使工艺参数发生复杂而幅度较大的变化。对于这类生产过程

7、，采用前几章介绍的常规PID控制往往不能很好地适应工艺参数的变化，而导致产品产量和质量不稳定。。变色蜥蜴的启示：变色蜥蜴，也叫"变色龙"，它能够自动适应周围环境的变化，随时把皮肤颜色变成与它所附着的物体相同的颜色（俗称保护色）。变色龙这种难能可贵的变色本领具有极好的伪装效果，通常不会为凶猛野兽识别，从而达到保护自己免受其天敌袭击或吞食的目的。人们从生物体具有自动适应外界环境变化的能力这种自然现象中受到了很大的启发。如果人们设计的自动控制系统也能够在外界条件发生变化时，仍然保持最优运行，岂不是美事一桩吗？正

8、是在这种思想支配下，人们提出了自适应控制（AdaptiveControl）的概念。自适应控制系统概念控制器参数可以随工艺参数的变化而按某种最优性能自动整定，从而保证产品的产量和质量不随工艺参数的变化而下降，这种系统就称为自适应控制系统。自适应控制系统的两个基本功能①能够自动检测和分析被控对象的特性以及系统所处环境的变化；②能够根据从环境和系统内部检测到的信息得出决策，适当改变系统的结构或参数以及控制策略，以保护系统在任何情况下