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高级控制技术讲义 1,2.ppt


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先进控制技术
张慧平
******@bipt.
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第一章绪论

我国古代的指南车
二战期间的自动瞄准器
nyquist(1932)年的频率域分析技术与稳定判据的产生,
Bode开发了易于实际应用的Bode图(1945)
Evans提出了易于工程应用的求解闭环特征方程根的简单图解方法-跟轨迹法,至此,形成了一套完整的,以传递函数为基础,在频率域对单输入单输出控制系统进行分析与设计的理论-经典的控制理论。典型的有PID控制方法,在目前的工业过程领域有80-90%都在使用该控制规律。
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其主要特点:线性定常对象,单输入单输出,完成整定任务。
20世纪60年代以后,以状态空间方法为基础,以极小值原理(pontryagin,1962)与动态规划方法(bellman,1963)等最优控制理论为特征的,而以采用Kalman滤波器的随机干扰下的线性二次型系统(kalman,1960)宣告了时域方法的完成。首先研究的是多输入多输出的系统。产生和发展了系统辨识和参数估计,随机控制,自适应控制以及鲁棒控制等,在航天、航空、制导等领域获得了成功。
但是对于复杂的过程工业却显得无能为力。
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20世纪70年代,现代控制理论与系统理论相结合,形成了大系统理论(mohammad,1983).系统的分解和协调,多级递阶优化与控制是该理论的典范,可以解决大系统高维系统,对其他的对象无能为力。
20世纪80年代发展了智能控制,对于含有大量不确定性和难于建模的复杂系统,基于知识的专家系统,模糊控制,人工神经网络控制,学****控制和基于信息论的智能控制等应运而生,成为自动控制的前沿学科之一。
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国际上,1985年在美国召开了智能控制会议,1987年首届智能控制国际会议在美国召开。1993年在北京召开了全球华人智能控制与智能自动化大会。
2000年该会议正式更名为第三届全球智能控制与自动化大会。2004年第五届全球智能控制与自动化会议,收录论文1200余篇。2006年召开的该会议,收录论文6000余篇,智能控制正在成为一门新的学科。
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人工智能中可以用于控制的有专家系统,模糊控制,人工神经网络。
控制系统从结构上分为几个阶段:
20世纪50年代:基地式控制器,自力式温度控制器等
60年代单元组合仪表,电动、气动
70年代,出现了计算机控制系统,最初是集中式控制(DDC)很快就被分散式控制所代替(DCS)
80年代以后,在DCS基础上实现了先进控制与优化控制。在硬件上采用上位机和DCS或电动单元组合仪表相结合,构成了二级计算机优化控制。
现在出现了开放式系统,实现多层次计算机网络构成的管控一体化系统(CIPS),同时以现场总线为标准,实现微处理器为基础的现场仪表与控制系统之间进行全数字化、双向和多站同学的现场总线网络控制系统(FCS)
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特点
1 生产装置实施先进控制成为主流
美国Dmc公司的dmc,-m,smca,honeywell Profimatics公司的RMpct,Aspen公司的Dmcpluo,法国Adersa公司的pfc,加拿大Treiber controls 公司的OPC等。用于催化裂化,常减压,连续重整,延迟焦化,加氢裂化等
2过程优化得到迅速发展
传统的优化方法,解析法,线性规划法,梯度搜索法,整数规划法等
现在的模拟退火方法,遗传算法,混沌算法,蚁群算法等
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3故障检测与诊断受到普遍关注
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4 传统的DCS趋向于成为国际统一标准的开放式系统
1975年第一套dcs诞生以来,发展迅速,到目前发展了四代。Honeywell 公司的Experion PKS、Emerson公司的Plantweb,Foxboro的A2,Yokagawa的CA3000-R3,ABB的Industrial IT与和利时的Hollias-Macsdeng .
主要特征:集成和信息化,实现全厂的实时控制,pcs,mes,erp层的信息集成,混合控制系统plc,rtu,fcs等进一步分散。
历时20年,DCS厂家联手推出了一种国际标准的现场总线:1开放性,采用同一种通信协议。2智能化仪表,3现场仪表采用数字传输。4,彻底的分散性。
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5 综合自动化系统(cips)是发展方向
系统主线采用递阶系统结构
系统的主线是控制与管理两个方面
系统信息的集成至关重要

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  • 时间2017-09-19