主流控制方法敘述

明年就要畢業了, 回想本科和研究生階段,做過的項目也不少,當然用過的控制方法也較多。現在談談自己的一些感受,全當給自己總結。

當然,對於工業上控制,目前PID仍然佔據了主力地位。究其原因,因爲PID發展已經相當成熟,理論體系較爲完備,應用較廣,時間較爲久遠;一般應用PID控制時,都是根據經驗調參,當然也有很多的調參方法,如Z-N法,利用廣義最小方差等。一般得到一個具體參數表達式,或多或少會用到模型。說到模型,理論推導的模型一般都不準確;爲了直接獲取較爲準確的模型,往往通過辨識方法(頻域辨識、時域辨識)、飛昇曲線法等獲取。而對於PID控制另外一個較大的問題是抗擾能力不強,或者說自適應能力不強。針對這個問題,近代出現了較多的魯棒自適應控制器,如:模糊控制、滑模控制,H無窮控制器,自抗擾控制器、基於特徵模型的自適應控制器等。

對於滑模控制器,其就是以其強魯棒性(強抗擾能力)而著稱。進幾十年來,其發展也相當迅速,廣泛應用於各領域。目前集中解決的問題:針對滑模控制的抖振問題,國內外主要通過改進滑模趨近律達到減弱抖振的目的。

特徵模型是吳宏鑫院士提出的,針對高階系統,用一個二階特徵模型替代,將高階信息壓縮到幾個特徵參數裏面,使模型不會丟失信息。特徵模型結構形式較爲簡單,目前在航空航天、電機等領域應用較爲廣泛。

自抗擾控制是由韓京清先生提出的,是一種自適應抗擾控制器。它的核心思想是利用一個擴張狀態估計將模型誤差信息和擾動信息估計出來,並對系統 進行補償,達到抗擾的目的。自抗擾控制是由PID發展而來,所以目前應用較爲廣泛。其發展歷程較短,其有關理論體系有待完善,目前主要以大量應用爲主。

在實際工控中,往往不會直接上一種新的控制方法,因爲怕有意外。往往的做法是組合控制,將新的控制方法和舊的較成熟的組合,先用成熟方法控制,待系統穩定後,切換至新方法(平穩切換),觀察實際效果,如果有問題,切換回舊方法,避免損失。

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