[其他]采用自適應(yīng)增益調(diào)度算法的裝置和方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87106500
• 申請(qǐng)日: 1987-09-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN87106500A
• 公開(kāi)（公告）日: 1988-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·戴維德·蘭恩;索馬斯·J·徹布
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 巴布考克和威爾科斯公司
• 主分類號(hào): G05B13/04
• 分類號(hào): G05B13/04
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 馮賡瑄

本發(fā)明一般涉及過(guò)程控制領(lǐng)域，具體涉及一個(gè)新的、有價(jià)值的裝置;它可以利用參量估值、不同型式的參量轉(zhuǎn)換和增益調(diào)度，產(chǎn)生一個(gè)過(guò)程的自調(diào)諧控制。

過(guò)程的性能可以利用自調(diào)諧控制理論加以改善。這種改善對(duì)于未知的或變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程和具有非線性行為的過(guò)程是有重大價(jià)值的。自調(diào)諧控制還能改善簡(jiǎn)單的過(guò)程控制環(huán)的性能，因?yàn)檫@些環(huán)的周期性調(diào)諧常常是被忽略的。參見(jiàn)R.E.考爾曼的“自尋優(yōu)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)”，美國(guó)機(jī)械工程協(xié)會(huì)會(huì)刊1958年，第80頁(yè)（AM.Soc.Mech.Engr.Trans..80，1958）;K·J·阿斯特羅姆和B·威特恩馬克的“自調(diào)諧調(diào)節(jié)器”，自動(dòng)化1973年第9期（Automatica，9，1973）和D·W·克拉克和P·高斯洛坡的“自調(diào)諧控制器”，電氣工程師協(xié)會(huì)會(huì)刊1975年，第122頁(yè)（Proc.IEE，122，1975）。

盡管自調(diào)諧控制具有潛在的優(yōu)點(diǎn)，但這種理論在實(shí)踐中沒(méi)有什么效果，許多實(shí)際困難都和上邊列出的前二篇文章中全面討論的自調(diào)諧控制有關(guān)。問(wèn)題的范圍包括起動(dòng)、長(zhǎng)期運(yùn)行、未知的或變化的過(guò)程的時(shí)間延遲以及高階的快速變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。參見(jiàn)B·威特恩馬克和K·阿斯特羅姆的“實(shí)現(xiàn)自調(diào)諧控制系統(tǒng)的實(shí)際問(wèn)題”，自動(dòng)化1984年第20期（Automatica，20，1984）。

此外，要求確定的現(xiàn)行的自調(diào)諧控制的參量數(shù)目一般要超過(guò)通常的比例積分導(dǎo)數(shù)（PID）控制所必需的兩個(gè)或三個(gè)參量的數(shù)目。在過(guò)去的十年里，針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究，然而許多方面問(wèn)題仍然存在。直到現(xiàn)在，自調(diào)諧控制理論還是不能適于工業(yè)控制問(wèn)題的一般應(yīng)用。

最初，自調(diào)諧控制理論集中在隱式算法上，這些算法允許控制器參量的直接估值，但卻在很大程度上依賴于被控制過(guò)程的模型。參見(jiàn)K·J·阿斯特羅姆的“隨機(jī)控制論引論”，學(xué)院出版社，1970年（Academic????Press，1970），但是，最近的工作集中在顯式算法上。

這些算法借助離散過(guò)程模型估算參量，并隨后計(jì)算控制器參量。參見(jiàn)T·R·福特斯克，L·克生包姆和B·依得斯蒂的“具有可變的遺忘因子的自調(diào)諧調(diào)節(jié)器的實(shí)現(xiàn)”，自動(dòng)化1981年第17期（Automatica，17，1981）;B·E·依得斯蒂的“自適應(yīng)控制的前景”，國(guó)際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì)世界會(huì)議，布達(dá)佩斯，1984年（IFAC????World????Congress，Budapest，1984）和R·L·李耳和G·古特溫的“不要求恒定激磁的整體收斂的自適應(yīng)電極空間位置的算法”，配位數(shù)據(jù)控制會(huì)議錄，1984年（Proc，CDC.1984）。顯式算法需要比隱式算法更多的計(jì)算，但它們較少依賴于模型的結(jié)構(gòu)，因此，更適合于一般目的的應(yīng)用。

依賴可變的遺忘因子的一個(gè)自調(diào)諧控制系統(tǒng)，可以從T·R.福特斯克的“阿斯特羅姆的自調(diào)諧調(diào)節(jié)器的工作”（倫敦帝國(guó)學(xué)院化工系報(bào)告，1977年（Dept.of????Chem.Engr.Report.Imperial????Callege，London，1977））這篇文章中了解。這篇文章提出了與自調(diào)諧控制有關(guān)的幾個(gè)實(shí)際困難。

自調(diào)諧控制系統(tǒng)還利用前饋指數(shù)或控制。前饋控制有兩種形式;靜態(tài)和動(dòng)態(tài)。如圖4中所示，參量把前饋指數(shù)傳送到特殊的控制作用或函數(shù)f（x，t）。傳統(tǒng)的增益調(diào)度控制如圖2所示，這是一個(gè)用以前過(guò)程的信息提高控制系統(tǒng)性能的自適應(yīng)控制的形式。通過(guò)這一機(jī)理，一個(gè)控制工程師能夠把過(guò)程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)與其運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)加入到控制系統(tǒng)中。包括這些知識(shí)，就減輕了對(duì)過(guò)程變化的影響和對(duì)控制器性能的干擾。增益調(diào)度使用了一個(gè)固定方程或增益圖表使被測(cè)量的指數(shù)量和所希望的調(diào)諧參量相聯(lián)系。增益調(diào)度對(duì)控制器的調(diào)諧參量進(jìn)行更新。

胡諾等人的美國(guó)專利4563735號(hào)，公開(kāi)了一個(gè)在穩(wěn)定狀態(tài)下使前饋系數(shù)適應(yīng)于可變干擾的自適應(yīng)前饋控制系統(tǒng)。但是，前饋系數(shù)的適應(yīng)僅僅在個(gè)別的運(yùn)行點(diǎn)上進(jìn)行。沒(méi)有說(shuō)明數(shù)據(jù)應(yīng)該在干擾的整個(gè)有效范圍內(nèi)被收集，并且使之適合于被加到前饋信號(hào)的校正多項(xiàng)式。

普萊特等人的美國(guó)專利4349869號(hào)，公開(kāi)了一個(gè)利用最小二乘方回歸算法連續(xù)地重復(fù)計(jì)算前饋?lái)憫?yīng)的前饋優(yōu)化系統(tǒng)。為了允許只在穩(wěn)定狀態(tài)下進(jìn)行前饋校正以及為了穩(wěn)定目的提供一個(gè)前饋校正的上限，這個(gè)專利也講述了使用一個(gè)限制機(jī)制。這一參考文件也依賴于一個(gè)以過(guò)程的內(nèi)部模型為基礎(chǔ)的極小化技術(shù)，它沒(méi)有提供對(duì)前饋模型的更新。