先進(jìn)過(guò)程控制技術(shù)

1、過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章第章先進(jìn)過(guò)程控制技術(shù)第一頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.1概述概述l從從40年代開(kāi)始至今，采用年代開(kāi)始至今，采用PID控制規(guī)律的單回路系控制規(guī)律的單回路系統(tǒng)一直是過(guò)程控制領(lǐng)域最主要的控制系統(tǒng)，單回統(tǒng)一直是過(guò)程控制領(lǐng)域最主要的控制系統(tǒng)，單回路系統(tǒng)主要采用經(jīng)典控制理論的頻域分析方法進(jìn)路系統(tǒng)主要采用經(jīng)典控制理論的頻域分析方法進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。行控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)。PID控制算法簡(jiǎn)單、有效，控制算法簡(jiǎn)單、有效，可以實(shí)現(xiàn)一般生產(chǎn)過(guò)程的平穩(wěn)操作與運(yùn)行。但單回路可以實(shí)現(xiàn)一般生產(chǎn)過(guò)程的平穩(wěn)操作與運(yùn)行。但單回路PID控制并不適用于特性復(fù)雜的被控過(guò)程，不能滿控制并

2、不適用于特性復(fù)雜的被控過(guò)程，不能滿足生產(chǎn)工藝的特殊需要和高精度控制的要求。足生產(chǎn)工藝的特殊需要和高精度控制的要求。第二頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章l 從從50年代開(kāi)始，過(guò)程控制領(lǐng)域陸續(xù)出現(xiàn)了串年代開(kāi)始，過(guò)程控制領(lǐng)域陸續(xù)出現(xiàn)了串級(jí)、比值、前饋、均勻和級(jí)、比值、前饋、均勻和Smith預(yù)估控制等控制系預(yù)估控制等控制系統(tǒng)，即所謂的復(fù)雜控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在一定程統(tǒng)，即所謂的復(fù)雜控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在一定程度上滿足了復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程、特殊生產(chǎn)工藝以及高度上滿足了復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程、特殊生產(chǎn)工藝以及高精度控制的需要。精度控制的需要。l 從從60年代初期逐漸發(fā)展起來(lái)的以狀態(tài)空間為基年代初期逐漸發(fā)展起來(lái)的以狀態(tài)

3、空間為基礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論日趨完善，形成了狀態(tài)反饋、狀礎(chǔ)的現(xiàn)代控制理論日趨完善，形成了狀態(tài)反饋、狀態(tài)觀測(cè)器、最優(yōu)控制等一系列多變量控制系統(tǒng)的設(shè)態(tài)觀測(cè)器、最優(yōu)控制等一系列多變量控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)計(jì)方法，對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展起到了積極的推動(dòng)作用。作用。 第三頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 隨著過(guò)程工業(yè)日益走向大規(guī)模、復(fù)雜化、對(duì)生產(chǎn)過(guò)程隨著過(guò)程工業(yè)日益走向大規(guī)模、復(fù)雜化、對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制品質(zhì)要求越來(lái)越高，出現(xiàn)了許多過(guò)程、結(jié)構(gòu)、環(huán)境的控制品質(zhì)要求越來(lái)越高，出現(xiàn)了許多過(guò)程、結(jié)構(gòu)、環(huán)境和控制均十分復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)，出現(xiàn)了先進(jìn)過(guò)程控制和控制均十分復(fù)雜的生產(chǎn)系統(tǒng)，出

4、現(xiàn)了先進(jìn)過(guò)程控制APC（亦稱(chēng)高等過(guò)程控制）的概念。關(guān)于先進(jìn)過(guò)程控制，目前（亦稱(chēng)高等過(guò)程控制）的概念。關(guān)于先進(jìn)過(guò)程控制，目前尚無(wú)嚴(yán)格而統(tǒng)一的定義。習(xí)慣上，將那些尚無(wú)嚴(yán)格而統(tǒng)一的定義。習(xí)慣上，將那些不同于常規(guī)單不同于常規(guī)單回路回路PID控制，并具有比常規(guī)控制，并具有比常規(guī)PID控制更好控制效果的控制更好控制效果的控制策略統(tǒng)稱(chēng)為先進(jìn)過(guò)程控制控制策略統(tǒng)稱(chēng)為先進(jìn)過(guò)程控制，如自適應(yīng)控制、預(yù)，如自適應(yīng)控制、預(yù)測(cè)控制、專(zhuān)家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、推測(cè)控制、專(zhuān)家控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、推理控制等都屬于先進(jìn)控制。理控制等都屬于先進(jìn)控制。 第四頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 相對(duì)于傳統(tǒng)的控制技

5、術(shù)，先進(jìn)控制有以下一些特點(diǎn)：相對(duì)于傳統(tǒng)的控制技術(shù)，先進(jìn)控制有以下一些特點(diǎn)： （1）先進(jìn)控制的控制策略與傳統(tǒng)的）先進(jìn)控制的控制策略與傳統(tǒng)的PID控制不同?？刂撇煌?。 （2）先進(jìn)控制通常用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜被控過(guò)程的自動(dòng)控制。）先進(jìn)控制通常用于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜被控過(guò)程的自動(dòng)控制。（3）先進(jìn)控制的實(shí)現(xiàn)需要足夠的計(jì)算能力作為支持平臺(tái)。）先進(jìn)控制的實(shí)現(xiàn)需要足夠的計(jì)算能力作為支持平臺(tái)。 本章簡(jiǎn)單介紹近年來(lái)出現(xiàn)的典型先進(jìn)控制，這些本章簡(jiǎn)單介紹近年來(lái)出現(xiàn)的典型先進(jìn)控制，這些控制方法在復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制中得到了成功的應(yīng)用，控制方法在復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制中得到了成功的應(yīng)用，并受到工程界的歡迎和好評(píng)。并受到工程界的歡迎和好評(píng)。 第五頁(yè)，

6、共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.2自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制前面討論的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制器參數(shù)整定，都是前面討論的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制器參數(shù)整定，都是在假定被控過(guò)程特性呈線性、模型參數(shù)固定不變的條件在假定被控過(guò)程特性呈線性、模型參數(shù)固定不變的條件下進(jìn)行的，但在實(shí)際生產(chǎn)中，被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型參數(shù)下進(jìn)行的，但在實(shí)際生產(chǎn)中，被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型參數(shù)會(huì)隨著生產(chǎn)的不斷進(jìn)行發(fā)生變化。為了保證控制品質(zhì)，會(huì)隨著生產(chǎn)的不斷進(jìn)行發(fā)生變化。為了保證控制品質(zhì)，當(dāng)對(duì)象特性發(fā)生變化時(shí)應(yīng)該重新整定控制器參數(shù)。采用當(dāng)對(duì)象特性發(fā)生變化時(shí)應(yīng)該重新整定控制器參數(shù)。采用常規(guī)常規(guī)PID控制不能很好地適應(yīng)工藝參數(shù)的變化，導(dǎo)致控制品控制不

7、能很好地適應(yīng)工藝參數(shù)的變化，導(dǎo)致控制品質(zhì)下降，產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量不穩(wěn)定。有一種控制系統(tǒng)，它能根質(zhì)下降，產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量不穩(wěn)定。有一種控制系統(tǒng)，它能根據(jù)被控過(guò)程特性變化情況，自動(dòng)改變控制器的控制規(guī)律和可據(jù)被控過(guò)程特性變化情況，自動(dòng)改變控制器的控制規(guī)律和可調(diào)參數(shù)，使生產(chǎn)過(guò)程始終在最佳狀況下進(jìn)行，這稱(chēng)為調(diào)參數(shù)，使生產(chǎn)過(guò)程始終在最佳狀況下進(jìn)行，這稱(chēng)為自適自適應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)控制系統(tǒng)。 第六頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章自適應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)該具有以下基本功能：自適應(yīng)控制系統(tǒng)應(yīng)該具有以下基本功能：l辨識(shí)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和性能指標(biāo)的變化，辨識(shí)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)、參數(shù)和性能指標(biāo)的變化，建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，或確

8、定當(dāng)前的實(shí)際性建立被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，或確定當(dāng)前的實(shí)際性能指標(biāo)；能指標(biāo)；l能根據(jù)條件變化，選擇合適的控制策略或控制規(guī)能根據(jù)條件變化，選擇合適的控制策略或控制規(guī)律，并能自動(dòng)修正控制器的參數(shù)，保證系統(tǒng)的控律，并能自動(dòng)修正控制器的參數(shù)，保證系統(tǒng)的控制品質(zhì)，使生產(chǎn)過(guò)程始終在最佳狀況下進(jìn)行。制品質(zhì)，使生產(chǎn)過(guò)程始終在最佳狀況下進(jìn)行。根據(jù)設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)的不同，自適應(yīng)控制系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)的不同，自適應(yīng)控制系統(tǒng)可分為兩大類(lèi)，即自校正控制系統(tǒng)和模型參考自適分為兩大類(lèi)，即自校正控制系統(tǒng)和模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)。應(yīng)控制系統(tǒng)。第七頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章8.2.1自校正控制系統(tǒng)自校正控制系統(tǒng)自校

9、正控制系統(tǒng)的原理圖如圖自校正控制系統(tǒng)的原理圖如圖8.1所示：所示：控制器參數(shù)計(jì)算參數(shù)辨識(shí)被控過(guò)程控制器xuy圖.1自校正控制系統(tǒng)框圖第八頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 根據(jù)具體生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)，采用不同的辨識(shí)算根據(jù)具體生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)，采用不同的辨識(shí)算法、控制規(guī)律（策略）以及參數(shù)計(jì)算方法可設(shè)計(jì)出法、控制規(guī)律（策略）以及參數(shù)計(jì)算方法可設(shè)計(jì)出各種類(lèi)型的自整定控制器和自校正控制系統(tǒng)。各種類(lèi)型的自整定控制器和自校正控制系統(tǒng)。 8.2.2模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng) 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖8.2所示所示 參考模型自適應(yīng)機(jī)構(gòu)控制器被控

10、過(guò)程r+e（t）+ym（t）y（t）圖8.2 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)框圖第九頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)除了圖模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)除了圖8.2所示的并聯(lián)結(jié)構(gòu)之所示的并聯(lián)結(jié)構(gòu)之外，還有串聯(lián)結(jié)構(gòu)、串外，還有串聯(lián)結(jié)構(gòu)、串并聯(lián)結(jié)構(gòu)等其它形式。按照自并聯(lián)結(jié)構(gòu)等其它形式。按照自適應(yīng)原理不同，模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)還可分為參數(shù)自適適應(yīng)原理不同，模型參考自適應(yīng)控制系統(tǒng)還可分為參數(shù)自適應(yīng)、信號(hào)綜合自適應(yīng)或混合自適應(yīng)等多種類(lèi)型。應(yīng)、信號(hào)綜合自適應(yīng)或混合自適應(yīng)等多種類(lèi)型。 8.3預(yù)測(cè)控制預(yù)測(cè)控制被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確程度直接影響到控制的被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確程度直接影響到控

11、制的質(zhì)量。對(duì)于復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程，要建立它的準(zhǔn)確模型是非質(zhì)量。對(duì)于復(fù)雜的工業(yè)過(guò)程，要建立它的準(zhǔn)確模型是非常困難的。常困難的。1978年年Richalet提出的預(yù)測(cè)控制是一種對(duì)模型精提出的預(yù)測(cè)控制是一種對(duì)模型精度要求不高而同樣能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量控制的方法度要求不高而同樣能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量控制的方法 ，并很快在工，并很快在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中獲得了成功的應(yīng)用。業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化中獲得了成功的應(yīng)用。第十頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 雖然這些控制算法的表達(dá)形式和控制方案各不相同，但雖然這些控制算法的表達(dá)形式和控制方案各不相同，但都是采用工業(yè)過(guò)程中較易得到的對(duì)象的脈沖響應(yīng)或階躍響應(yīng)都是采用工業(yè)過(guò)程中較易得到的

12、對(duì)象的脈沖響應(yīng)或階躍響應(yīng)曲線為依據(jù)，并將它們?cè)诓蓸訒r(shí)刻的一條列數(shù)值作為描述對(duì)曲線為依據(jù)，并將它們?cè)诓蓸訒r(shí)刻的一條列數(shù)值作為描述對(duì)象動(dòng)態(tài)特性的數(shù)據(jù)，構(gòu)成預(yù)測(cè)模型，據(jù)此確定控制量的時(shí)間象動(dòng)態(tài)特性的數(shù)據(jù)，構(gòu)成預(yù)測(cè)模型，據(jù)此確定控制量的時(shí)間序列，使未來(lái)一段時(shí)間中被控量與期望軌跡之間的誤差最小，序列，使未來(lái)一段時(shí)間中被控量與期望軌跡之間的誤差最小，這種這種“優(yōu)化優(yōu)化”過(guò)程反復(fù)在線進(jìn)行，這就是過(guò)程反復(fù)在線進(jìn)行，這就是預(yù)測(cè)控制的基預(yù)測(cè)控制的基本思想本思想。 第十一頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章8.3.1模型算法控制模型算法控制 MAC的原理圖如圖的原理圖如圖8.3所示。所示。參考軌跡優(yōu)化算法被控過(guò)

13、程內(nèi)部模型閉環(huán)預(yù)測(cè)輸出ryr(k+i)+_u(k)y(k)+_e(k)ym(k+i)yp(k+i)=ym(k+i)+hie(k)圖8.3 MAC原理框圖ym(k)第十二頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 模型算法控制的結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部模型、反饋校正、滾動(dòng)優(yōu)模型算法控制的結(jié)構(gòu)包括內(nèi)部模型、反饋校正、滾動(dòng)優(yōu)化、參考軌跡四個(gè)環(huán)節(jié)。具體的模型算法可分為單步模型算化、參考軌跡四個(gè)環(huán)節(jié)。具體的模型算法可分為單步模型算法、多步模型算法、增量模型算法和單值模型算法等多種算法、多步模型算法、增量模型算法和單值模型算法等多種算法控制。下面以多步模型算法控制為例，說(shuō)明各個(gè)環(huán)節(jié)的算法控制。下面以多步模型算法控制為例

14、，說(shuō)明各個(gè)環(huán)節(jié)的算法和整個(gè)系統(tǒng)的工作原理。法和整個(gè)系統(tǒng)的工作原理。 1內(nèi)部模型內(nèi)部模型對(duì)于有自衡特性的對(duì)于有自衡特性的 對(duì)象，模型算法控制采對(duì)象，模型算法控制采 用單位脈沖響應(yīng)曲線作用單位脈沖響應(yīng)曲線作 為內(nèi)部模型。如圖為內(nèi)部模型。如圖8.4所所 示。示。第十三頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為設(shè)當(dāng)前時(shí)刻為k，對(duì)于圖，對(duì)于圖8.4所示的內(nèi)部模型，可所示的內(nèi)部模型，可以根據(jù)過(guò)去和未來(lái)的輸入數(shù)據(jù)，由卷積方程計(jì)算出被以根據(jù)過(guò)去和未來(lái)的輸入數(shù)據(jù)，由卷積方程計(jì)算出被控過(guò)程未來(lái)控過(guò)程未來(lái)ki時(shí)刻輸出時(shí)刻輸出y (ki)的預(yù)測(cè)值的預(yù)測(cè)值 （8.1）ki-1時(shí)刻預(yù)測(cè)模型輸出時(shí)刻預(yù)測(cè)模型輸出

15、ym(ki-1) （8.2） 將式將式(8.1)與式與式(8.2)相減可得增量表達(dá)式相減可得增量表達(dá)式 (8.3)Njjjikugiky1m)()(Njjjikugiky1m11)()(Njjjikugikyiky1mm1)()()(第十四頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章第十五頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 2反饋校正反饋校正 對(duì)式（對(duì)式（8.1）的開(kāi)環(huán)預(yù)測(cè)模型的輸出進(jìn)行）的開(kāi)環(huán)預(yù)測(cè)模型的輸出進(jìn)行修正修正。通常采。通常采用第用第k步的實(shí)際輸出測(cè)量值步的實(shí)際輸出測(cè)量值y(k)與預(yù)測(cè)輸出值與預(yù)測(cè)輸出值ym(k)之間的之間的誤差誤差e (k)= y (k) 一一 ym(k)對(duì)模型的

16、預(yù)測(cè)輸出對(duì)模型的預(yù)測(cè)輸出ym(ki)進(jìn)行修進(jìn)行修正。修正后的預(yù)測(cè)值用正。修正后的預(yù)測(cè)值用 yp(ki)表示表示 yp ( k+i ) = ym ( k+i ) + hi y ( k ) ym ( k ) =ym ( k+i )+ hi e ( k )（8.4） 第十六頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 由式（由式（8.4）可知，由于每個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)刻都引入了當(dāng)前時(shí)）可知，由于每個(gè)預(yù)測(cè)時(shí)刻都引入了當(dāng)前時(shí)刻實(shí)際對(duì)象輸出和預(yù)測(cè)模型輸出的偏差對(duì)開(kāi)環(huán)模型預(yù)測(cè)值刻實(shí)際對(duì)象輸出和預(yù)測(cè)模型輸出的偏差對(duì)開(kāi)環(huán)模型預(yù)測(cè)值ym(ki)進(jìn)行修正，這樣可克服模型不精確和系統(tǒng)中存在的不進(jìn)行修正，這樣可克服模型不精確和系統(tǒng)中

17、存在的不確定性可能帶來(lái)的誤差。用修正后的預(yù)測(cè)值確定性可能帶來(lái)的誤差。用修正后的預(yù)測(cè)值yp(ki)作為計(jì)作為計(jì)算最優(yōu)性能指標(biāo)的依據(jù)，實(shí)際上是對(duì)測(cè)量值算最優(yōu)性能指標(biāo)的依據(jù)，實(shí)際上是對(duì)測(cè)量值y(k)的一種負(fù)的一種負(fù)反饋，故稱(chēng)反饋，故稱(chēng)反饋校正反饋校正。由于存在反饋環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)反饋校。由于存在反饋環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)反饋校正，控制系統(tǒng)的魯棒性就有了很大提高，這也是預(yù)測(cè)正，控制系統(tǒng)的魯棒性就有了很大提高，這也是預(yù)測(cè)控制得到廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因?？刂频玫綇V泛應(yīng)用的一個(gè)重要原因。第十七頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 3參考軌跡參考軌跡模型算法控制的目的是使輸出模型算法控制的目的是使輸出y(k)沿著一條事先規(guī)

18、定好的沿著一條事先規(guī)定好的曲線逐漸達(dá)到給定值曲線逐漸達(dá)到給定值r，這條指定曲線稱(chēng)為參考軌跡，這條指定曲線稱(chēng)為參考軌跡yr。通常。通常參考軌跡采用從現(xiàn)在時(shí)刻參考軌跡采用從現(xiàn)在時(shí)刻k對(duì)象實(shí)際輸出值對(duì)象實(shí)際輸出值y(k)出發(fā)的一階指出發(fā)的一階指數(shù)曲線。數(shù)曲線。yr在未來(lái)在未來(lái)k 十十i時(shí)刻的數(shù)值為時(shí)刻的數(shù)值為 yr ( k ) = y ( k ) yr ( k+i ) = ari y (k) + ( 1 - ari ) r （8.5） 采用這種參考軌跡，將會(huì)減小過(guò)量的控制作用，使系統(tǒng)輸采用這種參考軌跡，將會(huì)減小過(guò)量的控制作用，使系統(tǒng)輸出能平滑地到達(dá)設(shè)定值出能平滑地到達(dá)設(shè)定值r；參考軌跡的時(shí)間常數(shù)；參

19、考軌跡的時(shí)間常數(shù)T0越大，越大，r值值也越大，也越大，yr越平滑，系統(tǒng)的柔性越好，魯棒性也越強(qiáng)，但控制越平滑，系統(tǒng)的柔性越好，魯棒性也越強(qiáng)，但控制快速性也會(huì)降低?？焖傩砸矔?huì)降低。 第十八頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 4滾動(dòng)優(yōu)化滾動(dòng)優(yōu)化預(yù)測(cè)控制是一種最優(yōu)控制策略，其目標(biāo)函數(shù)預(yù)測(cè)控制是一種最優(yōu)控制策略，其目標(biāo)函數(shù)JP是使某項(xiàng)是使某項(xiàng)性能指標(biāo)最小。最常用的是二次型目標(biāo)函數(shù)性能指標(biāo)最小。最常用的是二次型目標(biāo)函數(shù) （8.6） 這種方法采用滾動(dòng)式的有限時(shí)域優(yōu)化算法，優(yōu)化這種方法采用滾動(dòng)式的有限時(shí)域優(yōu)化算法，優(yōu)化過(guò)程是在線反復(fù)計(jì)算，對(duì)模型時(shí)變、干擾和失配等影過(guò)程是在線反復(fù)計(jì)算，對(duì)模型時(shí)變、干擾和

20、失配等影響能及時(shí)補(bǔ)償，因而稱(chēng)其為響能及時(shí)補(bǔ)償，因而稱(chēng)其為滾動(dòng)優(yōu)化算法滾動(dòng)優(yōu)化算法。 2121rp1MjjPiipjkuikyikyJ)()()( 第十九頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 由于目標(biāo)函數(shù)中加人控制量的約束，可限制過(guò)由于目標(biāo)函數(shù)中加人控制量的約束，可限制過(guò)大的控制量沖擊，使過(guò)程輸出變化平穩(wěn)，參考軌跡大的控制量沖擊，使過(guò)程輸出變化平穩(wěn)，參考軌跡曲線曲線yr(t)如圖如圖8.5所示。所示。過(guò)去未來(lái)第二十頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章設(shè)擬合直線方程：最小二乘擬合法min2112niiiniibkxy最小二乘法擬合y=kx+b若實(shí)際校準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)有n個(gè)，則第i個(gè)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)與擬合直

21、線上響應(yīng)值之間的殘差為最小二乘法擬合直線的原理就是使 為最小值，即i=yi-(kxi+b) 對(duì)k和b一階偏導(dǎo)數(shù)等于零，求出a和k的表達(dá)式第二十一頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章即得到k和b的表達(dá)式022iiiixbkxyk0122bkxybiii22iiiiiixxnyxyxnk 222iiiiiiixxnyxxyxb將k和b代入擬合直線方程，即可得到擬合直線，然后求出殘差的最大值Lmax即為非線性誤差。第二十二頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章X0.9 2.5 3.3 4.5 5.7 6.7y1.1 1.6 2.6 3.2 4.0 5.022222)()(,)()(, iiii

22、iiiiiiiiiiiixxnyxxyxbxxnyxyxnkbkxybkxy帶入數(shù)據(jù)得： ，68.0k25. 0b25.068.0 xy第二十三頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章8.3.2動(dòng)態(tài)矩陣控制動(dòng)態(tài)矩陣控制 1980年由年由Culter提出的動(dòng)態(tài)矩陣控制提出的動(dòng)態(tài)矩陣控制DMC也是預(yù)測(cè)也是預(yù)測(cè)控制的一種重要算法，控制的一種重要算法，DMC與與MAC的差別是內(nèi)部模型不的差別是內(nèi)部模型不同。同。DMC采用工程上易于測(cè)取的對(duì)象階躍響應(yīng)做為內(nèi)采用工程上易于測(cè)取的對(duì)象階躍響應(yīng)做為內(nèi)部模型，在實(shí)際應(yīng)用取得了顯著的效果，并在石化領(lǐng)部模型，在實(shí)際應(yīng)用取得了顯著的效果，并在石化領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。域

23、得到廣泛的應(yīng)用。 1內(nèi)部模型內(nèi)部模型DMC的內(nèi)部模型為單位階躍響應(yīng)曲線，如圖的內(nèi)部模型為單位階躍響應(yīng)曲線，如圖.6所示。所示。 第二十四頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 單位階躍響應(yīng)曲線同單位脈沖響應(yīng)曲線一樣可以單位階躍響應(yīng)曲線同單位脈沖響應(yīng)曲線一樣可以表示對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，二者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為表示對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，二者之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為 （8.7）1100iiiijjiaagaga;第二十五頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 將式（將式（8.7）代入式（）代入式（8.1） 式式(8.8）還可表示為）還可表示為 （8.9） )()()()() ()() ()()(Nikuaikuaik

24、uaNikuaaikuaaikuaikyNNN2121211121mNjjjikua1)(Mjjijkuaikyiky110m1)()()(（8.8） 第二十六頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章如果定義向量和矩陣如果定義向量和矩陣 YM(k+1)=yM (k+1) y M (k+2) y M (k+p) T Y0 (k+1)=y0 (k+1) y0 (k+2) y0 (k+p) T則式（則式（8.9）可表示為）可表示為 （8.10）TMkukukukU)()()()(1111111210MPpPMMaaaaaaaaaA)()()(kUAkYkYM110第二十七頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與

25、儀表 第8章 2反饋校正反饋校正由于非線性、隨機(jī)干擾等因素，模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際由于非線性、隨機(jī)干擾等因素，模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際輸出可能存在差異，為了減少這種影響，用對(duì)象實(shí)際輸輸出可能存在差異，為了減少這種影響，用對(duì)象實(shí)際輸出和預(yù)測(cè)模型輸出的偏差出和預(yù)測(cè)模型輸出的偏差e(k)= y (k) 一一 ym(k)，對(duì)模型，對(duì)模型預(yù)測(cè)值預(yù)測(cè)值ym(k)進(jìn)行修正進(jìn)行修正 yp ( k+i ) = ym ( k+i )+hi y ( k ) ym ( k ) = ym ( k+i ) + hi e( k )（8.11） 通過(guò)對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正，構(gòu)成反饋校正，形成閉環(huán)預(yù)測(cè)通過(guò)對(duì)預(yù)測(cè)值進(jìn)行修正，構(gòu)成反饋校正，形成閉環(huán)預(yù)

26、測(cè)輸出，提高了系統(tǒng)的魯棒性。輸出，提高了系統(tǒng)的魯棒性。第二十八頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 如果定義向量如果定義向量 Yp(k+1)=yp(k+1) yp(k+2) yp(k+p) T Y (k+1)=y (k+1) y (k+1) y (k+p) T H=h1 h2 hmT 則式（則式（8.11）可表示為）可表示為 Yp(k+1)=YM(k+1)+Hy (k+1) -y M(k+1) （8.12） 8.3.3廣義預(yù)測(cè)控制與內(nèi)部模型控制廣義預(yù)測(cè)控制與內(nèi)部模型控制 1廣義預(yù)測(cè)控制廣義預(yù)測(cè)控制 Clarke于于1985年提出廣義預(yù)測(cè)控制年提出廣義預(yù)測(cè)控制GPC，在保留，在保留MAC、D

27、MC算算法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用受控自回歸積分滑動(dòng)平均模型法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，采用受控自回歸積分滑動(dòng)平均模型CARIMA或受控自或受控自回歸滑動(dòng)平均模型回歸滑動(dòng)平均模型CARMA 作為內(nèi)部模型，對(duì)模型失配、模型參數(shù)誤作為內(nèi)部模型，對(duì)模型失配、模型參數(shù)誤差的魯棒性有所提高。差的魯棒性有所提高。第二十九頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章2內(nèi)部模型控制內(nèi)部模型控制 內(nèi)部模型控制（內(nèi)部模型控制（IMC）是）是Garcia和和Morari于于1982年提年提出來(lái)的一種控制算法，其基本結(jié)構(gòu)如圖出來(lái)的一種控制算法，其基本結(jié)構(gòu)如圖8.7所示。所示。第三十頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.4專(zhuān)家控制專(zhuān)

28、家控制專(zhuān)家控制（也稱(chēng)專(zhuān)家智能控制）是專(zhuān)家系統(tǒng)與傳統(tǒng)專(zhuān)家控制（也稱(chēng)專(zhuān)家智能控制）是專(zhuān)家系統(tǒng)與傳統(tǒng)控制理論結(jié)合，它將專(zhuān)家系統(tǒng)理論同控制理論與技術(shù)相控制理論結(jié)合，它將專(zhuān)家系統(tǒng)理論同控制理論與技術(shù)相結(jié)合，在未知環(huán)境下仿效專(zhuān)家的智能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控結(jié)合，在未知環(huán)境下仿效專(zhuān)家的智能，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制。制。根據(jù)專(zhuān)家系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中應(yīng)用的復(fù)雜程度，專(zhuān)家控制可根據(jù)專(zhuān)家系統(tǒng)在控制系統(tǒng)中應(yīng)用的復(fù)雜程度，專(zhuān)家控制可分為專(zhuān)家控制系統(tǒng)和專(zhuān)家式控制器。專(zhuān)家控制系統(tǒng)具有全面的分為專(zhuān)家控制系統(tǒng)和專(zhuān)家式控制器。專(zhuān)家控制系統(tǒng)具有全面的專(zhuān)家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、完善的知識(shí)處理功能，同時(shí)又具有實(shí)時(shí)控制的專(zhuān)家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、完善的知識(shí)處理功能，同時(shí)又具有

29、實(shí)時(shí)控制的可靠性能；專(zhuān)家式控制器是專(zhuān)家控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，二者在功能可靠性能；專(zhuān)家式控制器是專(zhuān)家控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化，二者在功能上沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。上沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。第三十一頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 專(zhuān)家控制能夠運(yùn)用控制工作者成熟的控制思想、策略專(zhuān)家控制能夠運(yùn)用控制工作者成熟的控制思想、策略和方法以及直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)和手動(dòng)控制技能進(jìn)行控制。專(zhuān)家控制和方法以及直覺(jué)經(jīng)驗(yàn)和手動(dòng)控制技能進(jìn)行控制。專(zhuān)家控制統(tǒng)不僅可以提高常規(guī)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)，拓寬控制系統(tǒng)統(tǒng)不僅可以提高常規(guī)控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)，拓寬控制系統(tǒng)應(yīng)用范圍，而且可以對(duì)傳統(tǒng)控制方法難以奏效的復(fù)雜生產(chǎn)應(yīng)用范圍，而且可以對(duì)傳統(tǒng)控制方法難以奏效的復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程

30、實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)控制。過(guò)程實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)控制。 1專(zhuān)家控制系統(tǒng)的類(lèi)型專(zhuān)家控制系統(tǒng)的類(lèi)型根據(jù)用途和功能，專(zhuān)家控制系統(tǒng)可分為直接型專(zhuān)根據(jù)用途和功能，專(zhuān)家控制系統(tǒng)可分為直接型專(zhuān)家控制系統(tǒng)（器）和間接型專(zhuān)家控制系統(tǒng)（器）；根家控制系統(tǒng)（器）和間接型專(zhuān)家控制系統(tǒng)（器）；根據(jù)知識(shí)表達(dá)技術(shù)分類(lèi)，可分為產(chǎn)生式專(zhuān)家控制系統(tǒng)和據(jù)知識(shí)表達(dá)技術(shù)分類(lèi)，可分為產(chǎn)生式專(zhuān)家控制系統(tǒng)和框架式專(zhuān)家控制系統(tǒng)等?？蚣苁綄?zhuān)家控制系統(tǒng)等。第三十二頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章（1）直接型專(zhuān)家控制系統(tǒng)）直接型專(zhuān)家控制系統(tǒng) 直接型專(zhuān)家控制系統(tǒng)（器）具有模擬（或延伸、擴(kuò)直接型專(zhuān)家控制系統(tǒng)（器）具有模擬（或延伸、擴(kuò)展）操作工人的智能的功能，能夠

31、取代常規(guī)展）操作工人的智能的功能，能夠取代常規(guī)PID控制，實(shí)控制，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制。它的知識(shí)表達(dá)和知識(shí)庫(kù)均較簡(jiǎn)單，由幾十現(xiàn)在線實(shí)時(shí)控制。它的知識(shí)表達(dá)和知識(shí)庫(kù)均較簡(jiǎn)單，由幾十條產(chǎn)生式規(guī)則構(gòu)成，便于修改，其推理和控制策略簡(jiǎn)單，推條產(chǎn)生式規(guī)則構(gòu)成，便于修改，其推理和控制策略簡(jiǎn)單，推理效率較高。理效率較高。第三十三頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章（2）間接型專(zhuān)家控制系統(tǒng)）間接型專(zhuān)家控制系統(tǒng) 間接型專(zhuān)家控制系統(tǒng)和常規(guī)間接型專(zhuān)家控制系統(tǒng)和常規(guī)PID控制器相結(jié)合，控制器相結(jié)合，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)間接智能控制，具有模擬控制工程師對(duì)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)間接智能控制，具有模擬控制工程師的智能的功能，可實(shí)現(xiàn)的智能的功能

32、，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)化、適應(yīng)、協(xié)調(diào)、組織優(yōu)化、適應(yīng)、協(xié)調(diào)、組織等高層等高層決策。按其高層決策功能，可分為優(yōu)化型、適應(yīng)型、協(xié)決策。按其高層決策功能，可分為優(yōu)化型、適應(yīng)型、協(xié)調(diào)型和組織型專(zhuān)家控制系統(tǒng)。這類(lèi)專(zhuān)家控制系統(tǒng)功能復(fù)調(diào)型和組織型專(zhuān)家控制系統(tǒng)。這類(lèi)專(zhuān)家控制系統(tǒng)功能復(fù)雜，智能水平較高，相應(yīng)的知識(shí)表達(dá)需采用綜合技術(shù)，雜，智能水平較高，相應(yīng)的知識(shí)表達(dá)需采用綜合技術(shù)，既用產(chǎn)生式規(guī)則，也要用框架和語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)以及知識(shí)模型既用產(chǎn)生式規(guī)則，也要用框架和語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)以及知識(shí)模型和數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的綜合模型化方法。系統(tǒng)功能可在線和數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的綜合模型化方法。系統(tǒng)功能可在線實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)人機(jī)交互或離線實(shí)現(xiàn)。實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，也可通過(guò)

33、人機(jī)交互或離線實(shí)現(xiàn)。第三十四頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章2專(zhuān)家控制系統(tǒng)基本組成專(zhuān)家控制系統(tǒng)基本組成不同類(lèi)型專(zhuān)家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可能有很大差別，但不同類(lèi)型專(zhuān)家控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可能有很大差別，但都包含算法庫(kù)、知識(shí)基系統(tǒng)、人都包含算法庫(kù)、知識(shí)基系統(tǒng)、人-機(jī)接口、通信系統(tǒng)等基本機(jī)接口、通信系統(tǒng)等基本組成部分，如圖組成部分，如圖8.8所示。所示。人機(jī)接口通信系統(tǒng)知識(shí)基系統(tǒng)算法庫(kù)：辨識(shí)算法監(jiān)督算法控制算法控制對(duì)象圖8.8 專(zhuān)家控制系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)框圖第三十五頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章算法庫(kù)主要進(jìn)行數(shù)值計(jì)算：算法庫(kù)主要進(jìn)行數(shù)值計(jì)算：l控制算法根據(jù)知識(shí)基系統(tǒng)的控制配置命令和對(duì)象的測(cè)量信控制算

34、法根據(jù)知識(shí)基系統(tǒng)的控制配置命令和對(duì)象的測(cè)量信號(hào)，按選定的控制策略或最小方差等算法計(jì)算控制信號(hào)。號(hào)，按選定的控制策略或最小方差等算法計(jì)算控制信號(hào)。l辨識(shí)算法和監(jiān)控算法是從數(shù)值信號(hào)流中抽取特征信息，辨識(shí)算法和監(jiān)控算法是從數(shù)值信號(hào)流中抽取特征信息，只有當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況發(fā)生某種變化時(shí)，才將運(yùn)算結(jié)果只有當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行狀況發(fā)生某種變化時(shí)，才將運(yùn)算結(jié)果送入知識(shí)基系統(tǒng)，增加或更新知識(shí)。送入知識(shí)基系統(tǒng)，增加或更新知識(shí)。 知識(shí)基系統(tǒng)貯存控制系統(tǒng)的知識(shí)信息，包括數(shù)據(jù)知識(shí)基系統(tǒng)貯存控制系統(tǒng)的知識(shí)信息，包括數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間，知識(shí)基系統(tǒng)是閑置的，庫(kù)和規(guī)則庫(kù)。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行期間，知識(shí)基系統(tǒng)是閑置的，整個(gè)系統(tǒng)按傳統(tǒng)控制方

35、式運(yùn)行。知識(shí)基系統(tǒng)具有定性整個(gè)系統(tǒng)按傳統(tǒng)控制方式運(yùn)行。知識(shí)基系統(tǒng)具有定性的啟發(fā)式知識(shí)，進(jìn)行符號(hào)推理，按專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)的啟發(fā)式知識(shí)，進(jìn)行符號(hào)推理，按專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范編碼，通過(guò)算法庫(kù)與對(duì)象相連。范編碼，通過(guò)算法庫(kù)與對(duì)象相連。第三十六頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 人一機(jī)接口作為人一機(jī)界面，把用戶輸入的信息轉(zhuǎn)換人一機(jī)接口作為人一機(jī)界面，把用戶輸入的信息轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)內(nèi)規(guī)范化的表示形式，然后交給相應(yīng)模塊去處理；成系統(tǒng)內(nèi)規(guī)范化的表示形式，然后交給相應(yīng)模塊去處理；把系統(tǒng)輸出的信息轉(zhuǎn)換成用戶易于理解的外部表示形式顯把系統(tǒng)輸出的信息轉(zhuǎn)換成用戶易于理解的外部表示形式顯示給用戶，實(shí)現(xiàn)與知識(shí)基系統(tǒng)的直接交

36、互聯(lián)系，與算法庫(kù)示給用戶，實(shí)現(xiàn)與知識(shí)基系統(tǒng)的直接交互聯(lián)系，與算法庫(kù)間接聯(lián)系。間接聯(lián)系。 由于生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜性和先驗(yàn)知識(shí)的局限性，難以對(duì)由于生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜性和先驗(yàn)知識(shí)的局限性，難以對(duì)它進(jìn)行完善的建模，這時(shí)就要根據(jù)過(guò)去獲得的經(jīng)驗(yàn)信息，它進(jìn)行完善的建模，這時(shí)就要根據(jù)過(guò)去獲得的經(jīng)驗(yàn)信息，通過(guò)估計(jì)來(lái)學(xué)習(xí)，逐漸逼近未知信息的真實(shí)情況，使控制通過(guò)估計(jì)來(lái)學(xué)習(xí)，逐漸逼近未知信息的真實(shí)情況，使控制性能逐步改善，具有學(xué)習(xí)功能的系統(tǒng)才是完善的專(zhuān)家控制性能逐步改善，具有學(xué)習(xí)功能的系統(tǒng)才是完善的專(zhuān)家控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。第三十七頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.5模糊控制模糊控制 在實(shí)際生產(chǎn)中有相當(dāng)數(shù)量的過(guò)程用傳統(tǒng)

37、的方法難以在實(shí)際生產(chǎn)中有相當(dāng)數(shù)量的過(guò)程用傳統(tǒng)的方法難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。但一個(gè)熟練的操作人員可能并沒(méi)有多少實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。但一個(gè)熟練的操作人員可能并沒(méi)有多少控制理論知識(shí)，也不知道被控過(guò)程數(shù)學(xué)模型，卻能憑自控制理論知識(shí)，也不知道被控過(guò)程數(shù)學(xué)模型，卻能憑自己豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程的己豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程的控制。人們的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)具有模糊性，無(wú)法用精確的數(shù)學(xué)控制。人們的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)具有模糊性，無(wú)法用精確的數(shù)學(xué)語(yǔ)言表達(dá)，但可用模糊集合與模糊邏輯描述。語(yǔ)言表達(dá)，但可用模糊集合與模糊邏輯描述。1974年，年，英國(guó)的英國(guó)的EHMamdani根據(jù)美國(guó)自動(dòng)控制理論專(zhuān)家根據(jù)美國(guó)自動(dòng)

38、控制理論專(zhuān)家LAZadeh于于1965年提出的模糊集合理論，提出了模糊控年提出的模糊集合理論，提出了模糊控制器的概念，標(biāo)志模糊控制的正式誕生。制器的概念，標(biāo)志模糊控制的正式誕生。 第三十八頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 與各種精確控制方法相比，模糊控制有如下優(yōu)點(diǎn)：與各種精確控制方法相比，模糊控制有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）模糊控制使一些難于建模的復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控）模糊控制使一些難于建模的復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制成為可能。制成為可能。 （2）模糊控制具有較強(qiáng)的魯棒性，被控過(guò)程特性對(duì)控）模糊控制具有較強(qiáng)的魯棒性，被控過(guò)程特性對(duì)控制性能影響較小。制性能影響較小。 （3）基于模糊控制規(guī)則的推理、運(yùn)

39、算過(guò)程簡(jiǎn)單，控制實(shí)時(shí)性）基于模糊控制規(guī)則的推理、運(yùn)算過(guò)程簡(jiǎn)單，控制實(shí)時(shí)性好。好。 （4）模糊控制機(jī)理符合人們對(duì)過(guò)程控制作用的直觀描述）模糊控制機(jī)理符合人們對(duì)過(guò)程控制作用的直觀描述和思維邏輯，為人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)在過(guò)程控制中的應(yīng)用和思維邏輯，為人工智能和專(zhuān)家系統(tǒng)在過(guò)程控制中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。奠定了基礎(chǔ)。第三十九頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.5.1模糊控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)模糊控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 圖圖8.9為模糊控制系統(tǒng)的方塊圖，虛線框部分為模為模糊控制系統(tǒng)的方塊圖，虛線框部分為模糊控制器。系統(tǒng)將測(cè)得的數(shù)據(jù)糊控制器。系統(tǒng)將測(cè)得的數(shù)據(jù)y（被控參數(shù)）與給設(shè)值進(jìn)（被控參數(shù)）與給設(shè)值進(jìn)行比較后

40、得到的偏差行比較后得到的偏差e和偏差變化率和偏差變化率輸入到模糊控制器，輸入到模糊控制器，模糊控制器通過(guò)計(jì)算得出控制量模糊控制器通過(guò)計(jì)算得出控制量u，通過(guò)，通過(guò)u對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。行控制。A/D模糊化處理模糊控制算法去模糊化處理D/A被控過(guò)程dtr+-ye（t）u模糊控制器圖8.9 模糊控制系統(tǒng)框圖第四十頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 模糊控制器的輸入、輸出變量都是精確的數(shù)值，模模糊控制器的輸入、輸出變量都是精確的數(shù)值，模糊控制器采用模糊語(yǔ)言變量，用模糊邏輯進(jìn)行推理。模糊控制器采用模糊語(yǔ)言變量，用模糊邏輯進(jìn)行推理。模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖糊控制器的基本結(jié)構(gòu)框圖如圖8

41、.10所示。所示。 A/D模糊化模糊規(guī)則推理清晰化D/A知識(shí)庫(kù) 圖8.10 模糊控制器結(jié)構(gòu)框圖第四十一頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 1模糊化模糊化 模糊化是將偏差模糊化是將偏差e及其變化率及其變化率的精確量轉(zhuǎn)換為模糊語(yǔ)的精確量轉(zhuǎn)換為模糊語(yǔ)言變量，即根據(jù)輸入變量模糊子集的隸屬函數(shù)找出相應(yīng)言變量，即根據(jù)輸入變量模糊子集的隸屬函數(shù)找出相應(yīng)的隸屬度，將的隸屬度，將e和和變換成模糊語(yǔ)言變量變換成模糊語(yǔ)言變量E、。在實(shí)際控制。在實(shí)際控制過(guò)程中，把一個(gè)實(shí)際物理量劃分為過(guò)程中，把一個(gè)實(shí)際物理量劃分為“正大正大”，“正中正中”，“正小正小”，“零零”，“負(fù)小負(fù)小”，“負(fù)中負(fù)中”，“負(fù)大負(fù)大”7級(jí)，級(jí)

42、，分別以英文字母分別以英文字母PB、PM、PS、ZE、NS、NM、NB表示。表示。每一個(gè)語(yǔ)言變量值都對(duì)應(yīng)一個(gè)模糊子集。首先要確定這些模每一個(gè)語(yǔ)言變量值都對(duì)應(yīng)一個(gè)模糊子集。首先要確定這些模糊子集的隸屬度函數(shù)糊子集的隸屬度函數(shù)()，才能進(jìn)行模糊化。，才能進(jìn)行模糊化。 第四十二頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 隸屬度函數(shù)曲線一般選擇三角形或梯形。在某一區(qū)間隸屬度函數(shù)曲線一般選擇三角形或梯形。在某一區(qū)間內(nèi)，要求控制器精度高、響應(yīng)靈敏，則相應(yīng)區(qū)間的分割細(xì)內(nèi)，要求控制器精度高、響應(yīng)靈敏，則相應(yīng)區(qū)間的分割細(xì)一些、三角形隸屬度函數(shù)曲線斜率取大一些，如圖一些、三角形隸屬度函數(shù)曲線斜率取大一些，如圖8.1

43、1（a）所。反之，則如圖所。反之，則如圖8.11（b）所示。）所示。 隸屬度隸屬度第四十三頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 2模糊規(guī)則推理模糊規(guī)則推理 模糊控制器的核心是依據(jù)語(yǔ)言規(guī)則進(jìn)行模糊推理，模糊控制器的核心是依據(jù)語(yǔ)言規(guī)則進(jìn)行模糊推理，在控制器設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定模糊語(yǔ)言變量的控制規(guī)在控制器設(shè)計(jì)時(shí)，首先要確定模糊語(yǔ)言變量的控制規(guī)則。則。 規(guī)則的形式為：規(guī)則的形式為：IFTHEN。 一般描述為：一般描述為：IF X is A and Y is B，THEN Z is C。 第四十四頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 3清晰化清晰化 清晰化即是將模糊語(yǔ)言變量轉(zhuǎn)換為精確的數(shù)值，即根清

44、晰化即是將模糊語(yǔ)言變量轉(zhuǎn)換為精確的數(shù)值，即根據(jù)輸出模糊子集的隸屬度計(jì)算出確定的輸出數(shù)值。清晰化據(jù)輸出模糊子集的隸屬度計(jì)算出確定的輸出數(shù)值。清晰化有各種方法，其中最簡(jiǎn)單的一種是最大隸屬度方法。在控有各種方法，其中最簡(jiǎn)單的一種是最大隸屬度方法。在控制技術(shù)中最常用的清晰化方法則是面積重心法制技術(shù)中最常用的清晰化方法則是面積重心法COG，其計(jì)，其計(jì)算式為算式為 （8.13） )()(iiiuuuu 第四十五頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 式中，式中， (ui)為各規(guī)則結(jié)論為各規(guī)則結(jié)論ui的隸屬度。對(duì)于連續(xù)變量，的隸屬度。對(duì)于連續(xù)變量，式（式（8.13）的和式變?yōu)榉e分形式來(lái)表示）的和式變?yōu)榉e分

45、形式來(lái)表示 （8.14） 此外，還有一些可供選擇的清晰化計(jì)算方法，此外，還有一些可供選擇的清晰化計(jì)算方法，如最大值平均如最大值平均 MOM、左取大、左取大LM、右取大、右取大R、乘積和、乘積和重心法重心法PSG等。在選擇清晰化方法時(shí)，應(yīng)考慮隸屬度等。在選擇清晰化方法時(shí)，應(yīng)考慮隸屬度函數(shù)的形狀、所選擇的推理方法等因素。函數(shù)的形狀、所選擇的推理方法等因素。duuuduuu)()( 第四十六頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 4知識(shí)庫(kù)知識(shí)庫(kù) 知識(shí)庫(kù)中包含了有關(guān)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用領(lǐng)域的知知識(shí)庫(kù)中包含了有關(guān)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用領(lǐng)域的知識(shí)、要達(dá)到的控制目標(biāo)等，由數(shù)據(jù)庫(kù)和模糊控制規(guī)則識(shí)、要達(dá)到的控制目標(biāo)等，

46、由數(shù)據(jù)庫(kù)和模糊控制規(guī)則庫(kù)組成。庫(kù)組成。 數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括各語(yǔ)言變量的隸屬度函數(shù)、尺度變換數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括各語(yǔ)言變量的隸屬度函數(shù)、尺度變換因子以及模糊空間的分級(jí)數(shù)等；規(guī)則庫(kù)包括用模糊語(yǔ)言變因子以及模糊空間的分級(jí)數(shù)等；規(guī)則庫(kù)包括用模糊語(yǔ)言變量表示的一系列控制規(guī)則，它們反映了控制專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和量表示的一系列控制規(guī)則，它們反映了控制專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)。知識(shí)。第四十七頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.5.2模糊控制的幾種實(shí)現(xiàn)方法模糊控制的幾種實(shí)現(xiàn)方法 1CRI查表法查表法 CRI（關(guān)系合成推理（關(guān)系合成推理 ）查表法是模糊控制最早采用）查表法是模糊控制最早采用的方法。所謂查表法就是將所有可能輸入變量

47、的隸屬度的方法。所謂查表法就是將所有可能輸入變量的隸屬度函數(shù)、模糊控制規(guī)則及輸出變量的隸屬度函數(shù)都用表格函數(shù)、模糊控制規(guī)則及輸出變量的隸屬度函數(shù)都用表格（稱(chēng)為模糊控制表）來(lái)表示。輸入變量模糊化、模糊規(guī)（稱(chēng)為模糊控制表）來(lái)表示。輸入變量模糊化、模糊規(guī)則推理和輸出變量的清晰化均通過(guò)查表實(shí)現(xiàn)。則推理和輸出變量的清晰化均通過(guò)查表實(shí)現(xiàn)。 第四十八頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 2專(zhuān)用硬件模糊控制器專(zhuān)用硬件模糊控制器 專(zhuān)用硬件模糊控制器是用硬件直接實(shí)現(xiàn)模糊規(guī)則推專(zhuān)用硬件模糊控制器是用硬件直接實(shí)現(xiàn)模糊規(guī)則推理。優(yōu)點(diǎn)是推理速度快，控制精度高。理。優(yōu)點(diǎn)是推理速度快，控制精度高。 3軟件模糊推理法軟件模

48、糊推理法 軟件模糊推理法的特點(diǎn)就是模糊控制過(guò)程中輸入量模軟件模糊推理法的特點(diǎn)就是模糊控制過(guò)程中輸入量模糊化、模糊規(guī)則推理、輸出清晰化和知識(shí)庫(kù)這四部分都用糊化、模糊規(guī)則推理、輸出清晰化和知識(shí)庫(kù)這四部分都用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。第四十九頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.6神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制是一種基本上不依賴(lài)于模型基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制是一種基本上不依賴(lài)于模型的控制方法，適用于難于建?；蚓哂懈叨确蔷€性的被的控制方法，適用于難于建?；蚓哂懈叨确蔷€性的被控過(guò)程?？剡^(guò)程。 8.6.1神經(jīng)元模型神經(jīng)元模型 1生物神經(jīng)元模型生物神經(jīng)元模型 人的大腦是由大量的神經(jīng)細(xì)胞組合而成

49、的，它們之間互人的大腦是由大量的神經(jīng)細(xì)胞組合而成的，它們之間互相連接。每個(gè)腦神經(jīng)細(xì)胞（也稱(chēng)神經(jīng)元）具有如圖相連接。每個(gè)腦神經(jīng)細(xì)胞（也稱(chēng)神經(jīng)元）具有如圖8.12所所示的結(jié)構(gòu)。示的結(jié)構(gòu)。 第五十頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 腦神經(jīng)元由細(xì)胞體、樹(shù)突和軸突構(gòu)成。細(xì)胞體是神經(jīng)元的中心。樹(shù)突是神經(jīng)元的主要接受器，用來(lái)接受信息。軸突傳導(dǎo)信息，從軸突起點(diǎn)傳到軸突末梢，軸突末梢與另一個(gè)神經(jīng)元的樹(shù)突或細(xì)胞體構(gòu)成一種突觸的機(jī)構(gòu)。通過(guò)突觸實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元之間的信息傳遞。 圖8.12生物神經(jīng)元模型第五十一頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 神經(jīng)元模型的輸人輸出關(guān)系為神經(jīng)元模型的輸人輸出關(guān)系為： （8.15）

50、 yj = f ( Ij ) （ 8.16） jniijxI 1jiw第五十二頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.6.2人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 將多個(gè)人工神經(jīng)元模型按一定方式連接而成的網(wǎng)將多個(gè)人工神經(jīng)元模型按一定方式連接而成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有多種絡(luò)結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有多種結(jié)構(gòu)模型，圖結(jié)構(gòu)模型，圖8.15（a）所示為前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；）所示為前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；（b）為反饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。）為反饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。輸出輸入輸出層隱層輸入層(a)前向神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(b)反饋型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第五十三頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 誤差

51、反向傳播網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱(chēng)誤差反向傳播網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)稱(chēng)BP網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)，如圖，如圖8.15（a）所示，）所示，是一種單向傳播的多層前向網(wǎng)絡(luò)，由輸入層、隱含層（可是一種單向傳播的多層前向網(wǎng)絡(luò)，由輸入層、隱含層（可以有多個(gè)隱含層）和輸出層構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)從輸入到輸出以有多個(gè)隱含層）和輸出層構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)從輸入到輸出的任意非線性映射。的任意非線性映射。BP算法屬于全局逼近方法，有較好算法屬于全局逼近方法，有較好的泛化能力，是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)；缺點(diǎn)是訓(xùn)的泛化能力，是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)；缺點(diǎn)是訓(xùn)練時(shí)間長(zhǎng)，易陷入局部極小，隱含層數(shù)和隱含節(jié)點(diǎn)數(shù)難練時(shí)間長(zhǎng)，易陷入局部極小，隱含層數(shù)和隱含節(jié)點(diǎn)數(shù)難以確定。以確定。 BP網(wǎng)

52、絡(luò)在建模和控制中應(yīng)用較多。網(wǎng)絡(luò)在建模和控制中應(yīng)用較多。第五十四頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.6.3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在控制中的應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在控制中的應(yīng)用 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是指在控制系統(tǒng)中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)是指在控制系統(tǒng)中采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)難以精確描述的復(fù)雜非線性對(duì)象進(jìn)行建模、特征識(shí)別，難以精確描述的復(fù)雜非線性對(duì)象進(jìn)行建模、特征識(shí)別，或作為優(yōu)化計(jì)算、推理的有效工具。其在控制領(lǐng)域的應(yīng)或作為優(yōu)化計(jì)算、推理的有效工具。其在控制領(lǐng)域的應(yīng)用可簡(jiǎn)單歸納為以下幾個(gè)方面：用可簡(jiǎn)單歸納為以下幾個(gè)方面： l在基于精確模型的各種控制結(jié)構(gòu)中作為對(duì)象模型。在基于精確模型的各種控制結(jié)構(gòu)中作為對(duì)象模型。l在反饋控制

53、系統(tǒng)中直接承擔(dān)控制器的作用。在反饋控制系統(tǒng)中直接承擔(dān)控制器的作用。l在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化計(jì)算。在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化計(jì)算。l在與其它智能控制方法相融合中，為其提供非參數(shù)化對(duì)象在與其它智能控制方法相融合中，為其提供非參數(shù)化對(duì)象模型、優(yōu)化參數(shù)、推理模型和故障診斷等。模型、優(yōu)化參數(shù)、推理模型和故障診斷等。第五十五頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.7推理控制推理控制 在實(shí)際生產(chǎn)中，常常存在這樣一種情況：被控過(guò)程的在實(shí)際生產(chǎn)中，常常存在這樣一種情況：被控過(guò)程的主要參數(shù)不能直接測(cè)量或者難以測(cè)量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)反饋控制；主要參數(shù)不能直接測(cè)量或者難以測(cè)量，無(wú)法實(shí)現(xiàn)反饋控制；或者被控過(guò)程的擾動(dòng)無(wú)法測(cè)

54、量，不能進(jìn)行前饋補(bǔ)償。針對(duì)或者被控過(guò)程的擾動(dòng)無(wú)法測(cè)量，不能進(jìn)行前饋補(bǔ)償。針對(duì)這一問(wèn)題，美國(guó)的這一問(wèn)題，美國(guó)的Coleman Brosilom和和Marrin Tong等人等人于于1978年提出了推理控制方法。推理控制在建立過(guò)程數(shù)年提出了推理控制方法。推理控制在建立過(guò)程數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)過(guò)程輸出的性能要求，通過(guò)數(shù)學(xué)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，根據(jù)過(guò)程輸出的性能要求，通過(guò)數(shù)學(xué)推理導(dǎo)出控制系統(tǒng)應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)輔助參數(shù)實(shí)推理導(dǎo)出控制系統(tǒng)應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)形式，通過(guò)輔助參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)不可測(cè)主要參數(shù)的反饋控制和不可測(cè)擾動(dòng)的補(bǔ)償?，F(xiàn)對(duì)不可測(cè)主要參數(shù)的反饋控制和不可測(cè)擾動(dòng)的補(bǔ)償。第五十六頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表

55、第8章圖8.16 推理控制系統(tǒng)框圖第五十七頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 現(xiàn)設(shè)計(jì)現(xiàn)設(shè)計(jì)Gc(s)，克服，克服F(s)對(duì)對(duì)Y(s)的影響。的影響。 從圖從圖8.16可知，可知，F(xiàn)(s)對(duì)對(duì)Ys(s)與與Y (s)影響可表示如下影響可表示如下 （8. 17） （8. 18） 設(shè)設(shè) ，帶入式（，帶入式（8. 18） （8. 19） 如果如果 （8. 20）, 則有則有 Y (s)=0 即完全消除了不可測(cè)干擾即完全消除了不可測(cè)干擾F(s)對(duì)被控過(guò)程主要參數(shù)對(duì)被控過(guò)程主要參數(shù)Y(s)的影響。的影響。 )()()(sGsGsEfsfs)()()()()(sFsEsGsGsYfsf)()()()(

56、)(sGsGsGsGsEcscs001 )()()()()()()()(sFsGsGsGsGsGsGsYcsfscf001 )()()()()(sFsGsGsGsYcsfss01 第五十八頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 從式（從式（8.18） 可得推理控制部分的傳遞函數(shù)可得推理控制部分的傳遞函數(shù) （8.21） 若已知環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的估計(jì)值，可求出若已知環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)的估計(jì)值，可求出 （8.22） 推理控制部分的輸出推理控制部分的輸出 （8.23）)()()()()(sGsEsGsEsGsc00)()()()()(sGsEsGsEsGsc00)()()()()()()()(sYsGsEsG

57、sEsYsGsUsssc00第五十九頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 式（式（8.23） 簡(jiǎn)寫(xiě)為：簡(jiǎn)寫(xiě)為： （8.24） 令令 ，則可由式（，則可由式（8. 24） 畫(huà)出圖畫(huà)出圖8.17所示的推所示的推理控制系統(tǒng)組成框圖。理控制系統(tǒng)組成框圖。)()()()()()(sEsGsUsYsGsUss001)()(sGsGic01第六十頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 由圖由圖8.17不難看出，推理控制部分具有如下三個(gè)基本功能：不難看出，推理控制部分具有如下三個(gè)基本功能： 實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離實(shí)現(xiàn)信號(hào)分離 估計(jì)不可測(cè)擾動(dòng)估計(jì)不可測(cè)擾動(dòng) 實(shí)現(xiàn)輸出跟蹤實(shí)現(xiàn)輸出跟蹤 8.7.2推理推理反饋控制系統(tǒng)反

58、饋控制系統(tǒng) 消除誤差的途徑之一是構(gòu)成主要參數(shù)反饋控制系消除誤差的途徑之一是構(gòu)成主要參數(shù)反饋控制系統(tǒng)，但由于主要輸出參數(shù)不可測(cè)，可通過(guò)推理方法估統(tǒng)，但由于主要輸出參數(shù)不可測(cè)，可通過(guò)推理方法估算出主要參數(shù)，實(shí)現(xiàn)反饋控制。這就是推理算出主要參數(shù)，實(shí)現(xiàn)反饋控制。這就是推理反饋反饋控制系統(tǒng)的基本思路，其框圖如圖控制系統(tǒng)的基本思路，其框圖如圖8.18所示。所示。第六十一頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章從圖從圖8.18可得可得 (s)=G0(s)U(s)+Gf(s)F(s) （8.25） s(s)=G0s(s)U(s)+Gfs(s)F(s) （8.26） 第六十二頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第

59、8章 由（由（8.26）可得）可得 （8.27） 將式（將式（8.27）代入式（）代入式（8.25）可得：）可得： （8.28） 圖圖8.17所示的推理控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)不可測(cè)擾動(dòng)的所示的推理控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)不可測(cè)擾動(dòng)的補(bǔ)償，圖補(bǔ)償，圖8.18所示的推理所示的推理反饋控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了不可測(cè)反饋控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了不可測(cè)被控參數(shù)的反饋控制，如果將二者結(jié)合起來(lái)，則可構(gòu)成不被控參數(shù)的反饋控制，如果將二者結(jié)合起來(lái)，則可構(gòu)成不可測(cè)干擾與不可測(cè)被控參數(shù)的補(bǔ)償可測(cè)干擾與不可測(cè)被控參數(shù)的補(bǔ)償反饋復(fù)合控制系反饋復(fù)合控制系統(tǒng)統(tǒng)。)(/)()()()(sGsUsGsYsFfsss0)()()()()()()()()(sYsGsGsUsGsGsGsGsYsfsfsfsf00第六十三頁(yè)，共70頁(yè)。過(guò)程控制系統(tǒng)與儀表 第8章 8.8基于規(guī)則的仿人控制基于規(guī)則的仿人控制 8.8.1仿人比例控制仿人比例控制 8.8.1.1仿人比例控制工作原理仿人比例控制工作