新型PID控制及其应用(共六讲)(3)

居多,而且已出现了各种商品化的软件包。对于一种通用、实用的自适应控制器来说,应当满足

(下转第61页下)

明,APFC(开关)电源变换器的AC输入电流IIN呈平滑的正弦曲线,与VIN之间的相位角中趋于0,由MC34261控制的APFC型AC DC电源变换器的功率因数可高达0199,电流总谐波含量可低于8%,电源变换效率Γ>0195,由表4—1所示的实测数据表明,由MC34261控制的APFC2AC DC(开关)电源变换器的优良品质是显然的。

图4—4　APFC2AC DC变换器入端电压电流波形

表4—1　由MC34261控制的APFC2AC输入端

PIN(W)VIN(V)851685118418841584128411

90120130140

PF0001997019970199601995

THD15513518616712

电流谐波失真(%)

2010112011201120113

117215312410415

5th3214216217218310

0167114115114115116

V0(230230230230230230

0)801580158015801580158015

Γ(%)

941094169416951395169517

　　比较实验结果表明:采用升压型APFC技术设计的AC DC(开关)电源变换器具有明显的优点,对于我们设计高功率因数、低谐波含量的工业负载具有积极意义。本文的目的是使每一个电子系统工程师意识到对他们所设计的每一个工业负载或设备,应把降低谐波、提高功率因数作为系统设计的一个重要指标之一。与其把电力系统污染后,再被动地进行治理和补偿,不如我们主动地把工业负载或设备的电子电源和电子装置设计成低谐波、高功率因数的非污染源,自觉维护电力系统的电气环境,提高我国工业设备的用电质量。(上接第53页)

参考文献

　　1　A1R1Prasadet1al,ANovelPassiveWave2

shapingMethodforSinglePhaseDiodeRectifiers,IEEEIECON,90PP1104121059

2　林渭勋,袁晓明,徐哲淳1电能质量及中小容

量低谐波高功率因数整流器1电气自动化,1995(3)1

3　MartinF1Schlechtet1al,ActivePowerFactorCorrectionforSwitchingPowerSupplies,IEEEtrans,onPowerElectronicsVol1PE22(NO4)PP127322811

4　AdvanceInformationPowerFactorCon2troller,MOTOROLASemiconductorTechnicalData,P1—141993

下列诸条件才能称之为一种较好的、有效的控

制装置。

　　 具有良好的鲁棒性。 具有较高的动、静态品质。 具有在线自动整定、校正、优化控制器参数的能力。

与上面的要求相比,自适应PID控制还大有发展和改进的余地。近年来,人们已经注意将智能控制、模糊控制和神经网络技术引入自适应PID控制之中,成为目前国际上最热门的研究课题之一,也是自适应控制中一个很有前途的方向。

1997年第6期　　　　　　　　　　　　工业仪表与自动化装置 57

新型PID控制及其应用

第三讲　智能PID控制

1　引言

　　智能控制IC是一门新兴的理论和技术,它

是一门交叉学科。傅京孙与隆里迪斯(G.N.Saridis)认为,智能控制为三元结构,即IC可看作自动控制、运畴学和人工智能AI的结合物。这一方面指明AI与运筹学的定量优化计算方法(线性规划、网络规划、多目标优化技术等)正逐步与控制系统相结合,为智能技术的产生奠定基础,也为控制论发展开辟了新的方向。另一方面也指明IC的含义,即应用AI的理论与技术及运畴学的优化方法同控制理论方法与技术相结合,在未来的复杂环境下,仿效人的智能,实现对广义对象的有效控制。这里,所谓的“广义对象”包括通常意义的控制对象和外部环境,如智能机器人系统中的机器人手臂、被操作物体及所处环境统称为广义对象。智能控制的内容很广,包括基于知识推理的专家控制、基于规则的自学习控制、基于联结机制的神经网络控制、基于模糊逻辑的智能控制和仿人智能控制等等。近年来,智能控制与常规PID控制相结合,形成所谓智能PID控制,这种新型控制器已引起人们的普遍关注和极大兴趣,并已得到较为广泛的应用。它具有不依赖系统精确数学模型的特点,对系统的变化具有较好的鲁棒性。本讲着重介绍专家式智能PID控制,智能PID自学习控制和基于神经网络的PID控制,关于模糊PID控制将在第四讲详细论述。

2　专家式智能PID控制

　　随着微机技术和人工智能技术的发展,出现了多种形式的专家控制器。人们自然也想到用专家经验来建立PID参数,其中最典型的是1984年美国FOXBORO公司推出的EXACT

专家式自整定控制器,它将专家系统技术应用于PID控制器,代表着当今智能自整定仪表的发展方向。211　关于专家控制

专家控制的实质是基于受控对象和控制规律的各种知识,以智能的方式来利用这些知识,求得受控系统尽可能地优化和实用化,它反映出智能控制的许多重要特征和功能。

人工智能领域中发展起来的专家系统是一种基于知识的,智能的计算机程序系统。专家系统有两个要素。

(1)知识库——存储有某个专门领域中经过事先总结的按某种格式表示的专家水平的知识条目;

(2)推理机制——按照类似专家水平的问题求解方法,调用知识库中的条目进行推理,判断和决策。

所谓专家控制,就是对一个“控制专家”的思路、经验、策略的模拟、延伸和扩展。专家控制技术对于复杂的受控对象或过程尤为必要,因而对于各种实际的工业控制具有广泛的应用前景。

58 工业仪表与自动化装置　　　　　　　　　　　　1997年第6期

212　专家式智能PID控制器的典型结构21211　基于模式识别的专家式PID自整定控

制器

图2—1所示基于模式识别的具有专家式

PID自整定控制器的自动控制系统的一般结构原理图

。

2ID自整定控制器自控系统框图

,除广义被控对象外,其余部分为专家式P

I该自整定控制D自整定控制器。器的工作过程是,在闭环系统受到扰动时,对系统误差e的时间特性进行模式识别,分别识别出该过程响应曲线的多个特征参数ei,i=1、2、

…m(如超调量、阻尼比、衰减振荡周期、上升时间等)。将所测出的特征参数值与事先设定好的特征参数值进行比较,其偏离量送入专家系统,专家系统在线推断出为消除各特征量的偏离控制器各参数所应有的校正量 Tj,送入到常规PID控制器,以修正PID控制器的各个参数。

所完成的功能是根据控制系统闭环运行过程中系统误差时间特征来判定是否需要校正控制器的一组参数,如需要校正,则确定该组参数的校正量的多少。所以,设定专家式自整定控制器的核心是在系统闭环运行时,如何合理地选定描述系统暂态误差特性的各个特征参数,以及如何获取关于特征参数的偏离量与应有的PID控制器一组参数的校正量 31、 32、 3j之间

的关系。

基于模式识别的专家式PID自整定控制器,不必精确地辨别被控对象的数学模型,也不必对被控过程施加任何激励信号,就可以对由它构成的控制系统运PID参数进行自整定。

行稳定、有效、可靠。利用在控制系统建立过程中可能获得的受控对象的验前信息,可加快自整定过程的收敛速度,减轻自整定控制器中专家系统工作的负担。对常规数字式PID控制器进行改造,即可实现控制器的自整定。21212　专家系统智能自整定PID控制器

与此同时,控制器根据系统识别误差e以及所整定的参数进行运算,输出控制信号u到广义控制对象进行控制,直到被控过程的响应曲线的特征参数满足用户期望的要求。

由图2—1可见,在具有专家式PID自整定控制器的控制系统中,除了有一个按系统误差由常规PIe控制的、D控制器和广义被控对象组成的常规的闭环内回路外,还有一个多输入、单输出的闭环外回路。在 …… 此处隐藏：3229字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……