第章先进控制技术.pdf

先进控制技术 先进控制技术 刘爱伦 华东理工大学自动化系 华东理工大学自动化系 2010-3-5 2010-3-5 一、工业过程先进控制及应用 一、工业过程先进控制及应用 1. 工业过程先进控制产生背景 1. 工业过程先进控制产生背景 在工业生产过程中，一个良好的控制系统不但要保证 在工业生产过程中，一个良好的控制系统不但要保证 系统的稳定性和整个生产的安全，满足一定的约束条 系统的稳定性和整个生产的安全，满足一定的约束条 件，而且应该带来一定的经济效益和社会效益。 件，而且应该带来一定的经济效益和社会效益。 然而设计这样的控制系统会遇到许多困难，特别是复 然而设计这样的控制系统会遇到许多困难，特别是复 杂工业过程往往具有不确定性（环境结构和参数的未 杂工业过程往往具有不确定性（环境结构和参数的未 知性、时变性、随机性、突变性）、机理复杂性、非 知性、时变性、随机性、突变性）、机理复杂性、非 线性、分布参数系统、变量间的关联性以及信息的不 线性、分布参数系统、变量间的关联性以及信息的不 完全性和大纯滞后性等，要想获得精确的数学模型是 完全性和大纯滞后性等，要想获得精确的数学模型是 十分困难的。 十分困难的。 一、工业过程先进控制及应用 一、工业过程先进控制及应用 推出了从实际工业过程特点出发，寻求对模型 推出了从实际工业过程特点出发，寻求对模型 要求不高，在线计算方便，对过程和环境的不 要求不高，在线计算方便，对过程和环境的不 确定性有一定适应能力的控制策略和方法。例 确定性有一定适应能力的控制策略和方法。例 如，自适应控制系统、预测控制系统、鲁棒控 如，自适应控制系统、预测控制系统、鲁棒控 制系统、智能控制系统（专家系统、模糊控 制系统、智能控制系统（专家系统、模糊控 制……）等先进控制技术。 制……）等先进控制技术。 一、工业过程先进控制及应用 一、工业过程先进控制及应用 2. 工业过程先进控制主要内容 2. 工业过程先进控制主要内容 C.L.Smith提出先进控制： C.L.Smith提出先进控制： 前馈控制；串级控制；时滞补偿；解耦控制；自适应控制； 前馈控制；串级控制；时滞补偿；解耦控制；自适应控制； 著名过程控制专家D.E.Seborg提出过程控制策略分类： 著名过程控制专家D.E.Seborg提出过程控制策略分类： 第一类(传统控制策略)：PID控制；比值控制；串级控制；前馈控 第一类(传统控制策略)：PID控制；比值控制；串级控制；前馈控 制。 制。 第二类(先进控制—经典技术)：增益调整；时滞补偿；解耦控 第二类(先进控制—经典技术)：增益调整；时滞补偿；解耦控 制 ；选择性控制。 制 ；选择性控制。 第三类(先进控制—流行技术)：模型预测控制；统计质量控制；内 第三类(先进控制—流行技术)：模型预测控制；统计质量控制；内 模控制；自适应控制。 模控制；自适应控制。 第四类：(先进控制—潜在技术) ：最优控制；非线性控制；专家 第四类：(先进控制—潜在技术) ：最优控制；非线性控制；专家 系统；模糊控制；神经网络控制。 系统；模糊控制；神经网络控制。 第五类(先进控制—研究中策略)：鲁棒控制；H∞和μ综合。 第五类(先进控制—研究中策略)：鲁棒控制；H∞和μ综合。 一、工业过程先进控制及应用 一、工业过程先进控制及应用 纯滞后补偿控制： 纯滞后补偿控制： 对于大纯滞后系统自1957年史密斯提出Smith预估补偿器以 对于大纯滞后系统自1957年史密斯提出Smith预估补偿器以 来，由于Smith 预估补偿器对参数变化灵敏度极高，又相继出 来，由于Smith 预估补偿器对参数