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13控制的方法和技术

汇报人：AA

2024-01-14

CATALOGUE

目录

控制理论基础

常规控制方法与技术

现代控制方法与技术

先进控制策略与技术

工程实例分析：不同领域中的控制方法应用

总结与展望：未来发展趋势和挑战

01

控制理论基础

控制过程

包括信息采集、信息处理、决策和执行四个基本环节。

控制原理

基于反馈原理，通过比较系统输出与预期目标的差异，调整控制信号以减小这种差异，使系统达到稳定状态或者实现预期目标。控制原理的核心是反馈机制，通过反馈来不断修正控制信号，实现对系统的精确控制。

02

常规控制方法与技术

通过比较系统输出与期望输出之间的差异，产生控制信号来调整系统参数或输入，以减小或消除差异，达到控制目标。

广泛应用于工业自动化、过程控制、航空航天等领域，如温度控制、压力控制、速度控制等。

应用领域

反馈控制原理

通过对系统输入或干扰进行直接测量和分析，提前产生相应的控制信号来调整系统参数或输入，以预防或减小系统输出的偏差。

前馈控制策略

确定前馈控制器的结构和参数；测量和获取输入或干扰信号；计算并产生前馈控制信号；将前馈控制信号叠加到系统输入端。

实施步骤

复合控制方法

将反馈控制和前馈控制相结合，充分利用两者的优点，提高系统的控制精度和稳定性。

探讨内容

研究复合控制器的设计和优化方法；分析复合控制系统的稳定性和性能；探讨复合控制在复杂系统和非线性系统中的应用。

03

现代控制方法与技术

最优控制问题的提出

01

最优控制理论是研究如何使控制系统的性能指标达到最优的理论和方法。它起源于20世纪50年代，随着计算机技术的发展而得到广泛应用。

最优控制的基本概念和原理

02

最优控制的基本思想是通过选择适当的控制策略，使得系统的性能指标达到最优。这通常涉及到对系统状态和控制输入的优化，以及对系统动态行为的深入理解。

最优控制方法

03

最优控制方法包括变分法、最大值原理、动态规划等。这些方法在解决不同类型的最优控制问题时具有不同的适用性和优缺点。

自适应控制

自适应控制是一种能够自动调整自身参数以适应被控对象动态特性变化的控制方法。它通过对系统性能的在线监测和评估，实时调整控制器参数，以实现对系统性能的优化。

鲁棒控制

鲁棒控制是一种能够抵御被控对象参数摄动和外部干扰影响的控制方法。它通过设计具有鲁棒性的控制器，使得系统在不确定性因素存在时仍能保持稳定的性能。

自适应与鲁棒控制的结合

自适应与鲁棒控制的结合可以进一步提高控制系统的性能。通过自适应调整控制器参数以适应被控对象的变化，同时利用鲁棒控制技术抵御不确定性因素的影响，可以使得控制系统在复杂环境下保持良好的性能。

模糊控制

模糊控制是一种基于模糊数学和模糊逻辑的控制方法。它通过模拟人的模糊思维方式和控制经验，实现对复杂系统的有效控制。模糊控制不需要建立精确的数学模型，适用于难以建立精确模型的复杂系统。

神经网络控制

神经网络控制是一种基于人工神经网络的控制方法。它通过训练神经网络来逼近复杂的非线性系统动态特性，并实现对系统的有效控制。神经网络控制具有较强的自学习和自适应能力，适用于处理非线性、时变和不确定性的复杂系统。

专家系统控制

专家系统控制是一种基于专家知识和经验的控制方法。它通过构建专家知识库和推理机，模拟专家的决策过程，实现对复杂系统的有效控制。专家系统控制能够处理复杂的决策问题，适用于需要高度专业知识和经验的控制系统。

04

先进控制策略与技术

03

自适应预测控制

能够在线学习和调整模型参数，以适应系统动态特性的变化，提高控制性能。

01

模型预测控制（MPC）

基于系统模型的预测控制策略，通过在线优化计算控制序列，实现对未来系统行为的预测和控制。

02

滚动时域控制（RHC）

一种在线优化控制策略，通过在每个采样时刻优化一个有限时域内的性能指标，实现对系统的实时控制。

针对多变量系统存在的耦合问题，通过设计解耦控制器消除变量间的相互影响，实现独立控制。

多变量系统解耦

针对多个子系统或设备间的协调问题，通过设计协调控制器实现各子系统或设备间的协同工作，达到整体最优控制效果。

协调控制

能够在线辨识系统动态特性并自动调整解耦控制器参数，以适应系统动态特性的变化，保证解耦效果。

自适应解耦控制

05

工程实例分析：不同领域中的控制方法应用

通过温度传感器实时监测化工过程中的温度，并采用控制算法对加热或冷却装置进行自动调节，确保温度稳定在设定值范围内。

温度调节系统

通过压力传感器实时监测化工过程中的压力，并采用控制算法对阀门或压缩机等装置进行自动调节，确保压力稳定在设定值范围内。

压力调节系统

PID控制、模糊控制等算法在化工过程自动调节系统中得到广泛应用，它们能够根据实时参数信息进行快速、准确的调整，确保化工过程的稳定性和安全性。