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基于CS4000实验装置的比值控制及选择性控制系统设计(3)

时间:2018-03-02 16:55来源:毕业论文
第三阶段(70年代后) 70年代初已开始出现了适合工业自动化的控制计算机商品化系列。由于大规模集成电路制造的成功和微处理器的问世,使计算机的功


第三阶段(70年代后)
70年代初已开始出现了适合工业自动化的控制计算机商品化系列。由于大规模集成电路制造的成功和微处理器的问世,使计算机的功能丰富多彩,可靠性在为提高,而价格却大幅下降。尤其是工业用控制机,在采用了冗余技术,软硬件的自诊断功能等措施后,其可靠性已提高到基本上能够满足工业控制要求的程度。
70年代中期开始,针对工业生产规模大,过程参数和控制回路多的特点为,为了满足工业用计算机应具有高度可靠性和灵活性的要求,出现了一种分布式控制系统(Distributed Control System,DCS),又称集散系统[5-7],它是集计算机技术、控制技术、通讯技术和图形显示等技术于一体的计算机系统。这种系统在结构上分散,即将计算机颁布到车间或装置一级,不仅使系统危险分散,消除了全局性的故障节点,增加了系统的可靠性,而且可以灵活方便地实现各种新型控制规律和算法,便于系统的分批调试和投运。可以说,从70年代开始,工业生产自动化已进入计算机时代。
另外,控制理论与其它学科相互交叉,互相渗透,向着纵深方向发展,从而开始形成了所谓的第三代控制理论,即大系统理论和智能控制理论。
1.3  PID控制器的应用与发展
在过去的几十年里,PID控制器在工业控制中得到了广泛应用。在控制理论和技术飞速发展的今天,工业过程控制中95%以上的控制回路都具有PID结构,并且许多高级控制都是以PID控制为基础的[8]。我们今天所熟知的PID控制器产生并发展于1915-1940年期间。尽管自1940年以来,许多先进控制方法不断推出,但PID控制器以其结构简单,对模型误差具有鲁棒性及易于操作等优点,仍被广泛应用于冶金、化工、电力、轻工和机械等工业过程控制中[9]。
    PID控制器作为最早实用化的控制器己有70多年历史,它的算法简单易懂、使用中参数容易整定,也正是由于这些优点,PID控制器现在仍然是应用最广泛的工业控制器。
    PID的发展过程,很大程度上是它的参数整定方法和参数自适应方法的研究过程[10-13]。最早的PID参数工程整定方法是在1942年由Ziegler和Nichols提出的简称为Z-N的整定公式[14],尽管时间已经过去半个世纪了,但至今还在工业控制中普遍应用。1953年Cohen和Coon继承和发展了Z-N公式,同时也提出了一种考虑被控过程时滞大小的Cohen-Coon整定公式[15]。
    自Ziegler和Nichols提出PID参数整定方法起,有许多技术己经被用于PID控制器的手动和自动整定。按照发展阶段划分,可分为常规PID参数整定方法及智能PID参数整定方法;按照被控对象个数来划分,可分为单变量PID参数整定方法及多变量PID参数整定方法,前者包括现有大多数整定方法,后者是最近研究的热点及难点;按控制量的组合形式来划分,可分为线性PID参数整定方法及非线性PID参数整定方法,前者用于经典PID调节器,后者用于由非线性跟踪-微分器和非线性组合方式生成的非线性PID控制器。
    从目前PID参数整定方法的研究和应用现状来看,以下几个方面将是今后一段时间内研究和实践的重点:
    (1)对于单入单出被控对象,需要研究针对不稳定对象或被控过程存在较大干扰情况下的PID参数整定方法,使其在初始化、抗干扰和鲁棒性能方面进一步增强,使用最少量的过程信息及较简单的操作就能较好地完成整定。
(2)对于多入多出被控对象,需要研究针对具有显著耦合的多变量过程的多变量PID参数整定方法,进一步完善分散继电反馈方法,尽可能减少所需先验信息量,使其易于在线整定。 基于CS4000实验装置的比值控制及选择性控制系统设计(3):http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_10189.html
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