现代先进自动化装备控制技术概述.doc

课 程 论 文 课程名称 现代自动化装备控制技术 学生学院 自动化学院 专业班级 控制工程5班 学 号_ 2111104181 __ 学生姓名 梁艺洪 任课教师 王钦若教授 2012 年 1 月 3 日 学习《现代自动化装备控制技术》体会 专业班级：控制工程5班 姓 名：梁艺洪 学 号：2111104181 在当今，工业正日益朝着集成化、大型化方向发展，系统的复杂性不断增加，其表现为过程具有强耦合性、不确定性、非线性、信息不完全性和大纯滞后性等特征，并存在着苛刻的约束条件，控制目标多元化，变量数目增多且相关性增强，在这种情况下，传统的控制策略已不能完全满足要求，必须应用先进控制。 控制技术作为自动化装备的核心，在农业（第一产业）、工业（第二产业）和服务业（第三产业）中的设备上起到了十分重要的作用。自动化设备，像自动取款机ATM，自动门，全自动洗衣机等应用于日常生活中，而且更多的应用于社会财富的创造业，对应一、二、三产业出现了农业自动化，工业自动化和服务自动化，特别是工业自动化，对人类社会做出的贡献最大，在国民经济中占有举足轻重的地位，在提升国家综合实力方面起着重要的作用。同时通过实施自动化，一方面能极大地提高劳动生产率；另一方面，由机器人构成的自动化设备，其系统能在危险、恶劣的环境下替代人完成各种作业，把人从繁重的工作中解放出来，降低工人的劳动强度，对人类是十分重要的。因此，研究现代自动化装备的控制技术是十分必要也是十分重要的。 一、先进控制及其特点 先进控制是那些不同于常规单回路控制，并具有比常规PID控制效果更好的控制策略的统称，这些控制策略是先进性的，但它们目前在工业过程中还很少被使用。由于先进控制的内涵丰富，同时带有较强的时代特征，因此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，那就是用于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的控制。 　　先进控制具有以下主要特点：（1）与传统的PID控制不同，先进控制是一种基于模型的控制策略，如模型预测控制和推断控制等。智能控制正成为先进控制的一个重要发展方向；（2）先进控制通常用于处理复杂的多变量过程控制问题，如大时滞、多变量耦合、被控变量与控制变量存在着各种约束等。先进控制是建立在常规单回路控制之上的动态协调约束控制，可使控制系统适应实际工业生产过程动态特性和操作要求；（3）先进控制的实现需要足够的计算能力作为支持平台。近一二十年来，计算机的飞速发展及各种功能强大的应用软件的不断推出为这个平台提供了可能。 二、先进控制的主要内容 1、过程辨识技术 过程辨识技术即确立一些变量以及它们之间的相互关系来表征一个实际过程。换句话说，通过建立一个动态的数学模型来表征一个实际过程，这个数学模型具有多个输入和输出变量，这些变量之间存在一定的相互联系，受某些条件的约束控制。对于一个复杂工业过程，需要借助强有力的辨识软件，根据模拟实验数据或者获取的实际工业数据，在剔除一些错误或虚假数据的基础上，对有效数据进行有机组织，最终在实际工业生产环境下进行现场装置试验，建立一个多输入多输出的动态数学模型。 2、过程变量数据的采集、处理和软测量技术 过程变量的采集是指与生产过程有关的过程变量的具体数值的实际测定和汇总。利用大量的实测信息是先进控制的优势所在，由于这些数据是实际生产现场测量得到的，保证了这些数据的有效性和可靠性。由于来自工业现场的过程信息通常带有噪声，数据的采集应作滤波处理，还应进行错误或虚假数据的检测和识别，从众多数据中剔除错误或虚假数据，以确保数据的有效性和可靠性。软测量技术是指基于可测信息和模型，实时计算不可测量变量的数值，这是先进控制中不可缺少的内容。实际生产中有些变量是不能直接测量得到的，例如饱和蒸汽压、反应热、某些精馏塔两端质量指标等，这类变量的数值在先进控制中只能借助软测量技术得到。 3、先进控制策略 先进控制采用合理的控制目标和控制结构，可更好地适应工业生产过程的需要。先进控制所采取的主要策略有:（1）个别重要过程变量控制性能的改善，主要采用单变量模型预测控制与原控制回路构成所谓的“透明控制”方式；（2）解决约束多变量过程的协调控制问题，主要采用带协调层的多变量预测控制策略；（3）先进控制涉及的主要控制策略有：传统的串级、比值、前馈控制等，当前的推断控制、基于模型的多变量预测控制、自适应控制、协调控制、质量卡边控制、统计过程控制等以及正在兴起与开发中的智能控制，包括专家系统、模糊控制、神经控制、