与各个工作结构相对应的风险要在借鉴别人和总结自身经验的基础上进行辨识。.doc

PAGE22 / NUMPAGES22 与各个工作结构相对应的风险要在借鉴别人和总结自身经验的基础上进行辨识。 篇一：西安科技大学先进控制第二次作业 第一章 一、什么是运动控制？什么是过程控制？ 答：1、运动控制：运动控制（MC）是自动化的一个分支，它使用通称为伺服机构的一些设备如液压泵，线性执行机或者是电机来控制机器的位置和速度。 运动控制的主要任务是通过控制电动机电压、电流、频率等输入量，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需要。 2、过程控制：以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。通过对过程参量的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式，这是过程控制的主要方式。 二、传统控制技术的优缺点是什么？ 答：1、优点：原理简单，使用方便；适应性强；应用范围广；鲁棒性强，即其控制品质对被控对象的变化不太敏感，非常适用于环境恶劣的工业生产现场；PID算法有一套完整的参数整定与设计方法，易于被工程技术人员掌握；许多工业回路中对控制快速性和控制精度要求不是很高，而更重视系统的可靠性时，使用PID控制能获得较高的性价比；长期应用过程中，对PID算法缺陷可以进行改良。 2、缺点：变化信号的变化率只能是常数，就像我们所说的斜坡信号，当变化率也是时间的函数时， PID控制就无法处理了； PID控制是一种线性控制器，但是现实系统都有非线性特征，所以只能对某个平衡点及其领域使用，换言之，很有可能领域很小，一旦超出，系统就崩溃了； PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时，工作得不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数都没用。 三、对比传统控制技术，如何理解“先进控制”？ 答：1、传统控制技术就是PID控制，定义明确，是一个线性控制器。而先进控制是对那些不同于常规控制,并具有比常规PID控制更好的控制效果的控制策略的统称，而非专指某种计算机控制算法。但至今对先进控制还没有严格的、统一的定义。尽管如此，先进控制的任务却是明确的，它是用来处理那些采用常规控制效果不好，甚至无法控制的复杂工业过程控制的问题。通过实施先进控制，可以改善过程动态控制的性能、减少过程变量的波动幅度，使之能更接近其优化目标值，从而使生产装置在接近其约束边界的条件下运行，最终达到增强装置运行的稳定性和安全性、保证产品质量的均匀性、提高目标产品生产率、增加装置处理量、降低运行成本、减少环境污染等目的。 先进控制必需借助于计算机来实现。数据处理与传输、模型辨识、控制规律的计算、控制性能的评价、整体系统的监视（包括统计计算、各种图形显示）等均依赖于计算机。 2、传统控制技术不需要模型。而先进控制是基于模型的，并以系统辨识（最小二乘法为基础）、最优控制 （极大值原理和动态规划方法等）以及最优估计（卡尔曼滤波理论）等现代控制理论为基础的一种控制方法。 第二章 一、推导双容过程和三容过程的数学模型（包括图、专业术语、数学公式、物理背景简介）。 答：1、物理背景：随着当代过程控制技术的日益成熟、生产线更新、生产设备成本降低等诸多因素的发展与要求，需要研究和开发更为先进的控制策略。双容水箱液位控制系统是设计和开发先进液位控制策略的一个开放式平台，它具有观察直观、测量容易、组态灵活等特点，可实施各种相异的控制方案。 通过采用机理建模与系统辨识相结合的方法，设计出水箱液位模糊PID控制器来控制水箱的液位。 2、双容过程水箱液位控制系统由两个水箱串联组成，其有两个储水的容器，结构如图1所示。 图1 双容过程水箱液位控制系统结构图 根据水箱内水量动态平衡关系，可以列出如下增量化方程： （1）?Q1-?Q2=C1 （2）?Q2-?Q3=C2d?h1dtd?h2 dt，?Q1=Kμ?μ，?Q2=R1 2?h?Q2=R2。 3?h 12312的液位；C1、C2为水箱1、2的截面积；R2、R3为阀门2、3的液阻；μ为阀门1的开度；Kμ为阀门1的（流量）比例系数。 3、三容过程水箱液位控制系统由两个水箱串联组成，其有三个储水的容器，结构如图2所示。 图2 双容过程水箱液位控制系统结构图 根据水箱内水量动态平衡关系，可以列出如下增量化方程： （1）?Q1-?Q2=C1 （2）?Q2-?Q3=C2 （3）?Q3-?Q4=C3d?h1dtd?h2dtd?h3 dt，?Q1=Kμ?μ，?Q2=R1 2?h?Q2=R