现代控制理论在工业中的应用

现 代 控 制 理 论 在 工 业 中 的 应 用 现代控制理论及其应用 现代控制理论是在20 世纪50 年代中期迅速兴起的空间技术的推动下发展起来的。空间技术的发展迫切要求建立新的控制原理，以解决诸如把宇宙火箭和人造卫星用最少燃料或最短时间准确地发射到预定轨道一类的控制问题。这类控制问题十分复杂，采用经典控制理论难以解决。1958 年，苏联科学家Л .С .庞特里亚金提出了名为极大值原理的综合控制系统的新方法。在这之前,美国学者R.贝尔曼于1954 年创立了动态规划,并在1956 年应用于控制过程。他们的研究成果解决了空间技术中出现的复杂控制问题，并开拓了控制理论中最优控制理论这一新的领域。1960～1961 年，美国学者R.E.卡尔曼和R.S.布什建立了卡尔曼-布什滤波理论,因而有可能有效地考虑控制问题中所存在的随机噪声的影响，把控制理论的研究范围扩大，包括了更为复杂的控制问题。几乎在同一时期内，贝尔曼、卡尔曼等人把状态空间法系统地引入控制理论中。状态空间法对揭示和认识控制系统的许多重要特性具有关键的作用。其中能控性和能观测性尤为重要，成为控制理论两个最基本的概念。到60 年代初，一套以状态空间法、极大值原理、动态规划、卡尔曼-布什滤波为基础的分析和设计控制系统的新的原理和方法已经确立，这标志着现代控制理论的形成。 现代控制理论所包含的学科内容十分广泛,主要的方面有:线性系统理论、非线性系统理论、最优控制理论、随机控制理论和适应控制理论。 与传统的比例、积分、微分控制(PID)不同，先进控制通常是一种基于模型的控制策略，如模型预测控制。目前，专家控制、神经网络和模糊控制等智能控制技术正成：为先进控制的一个重要发展方向。 先进控制通常用于处理复杂的多变量过程控制问题，如大时滞、多变量耦合、被控变量与控制变量存在着各种约束等。先进控制是建立在常规单回路控制之上的动态协调约束控制，可使控制系统适应实际工业生产过程动态特性和操作要求。 先进控制的实时需要足够的计算功能作为支持。由于先进控制受控制算法的复杂性和计算机硬件两方面的影响，早期的先进控制算法通常是在计算机控制系统的上位机上实施的。随着DCS 功能的不断增强，更多的先进控制策略可以与基本控制策略一起在DCS 上实现，后一种方式可有效地增强先进控制的可靠性、可操作性和可维护性一 。 未来的发展方向— — 智能控制 智能控制(Intelligent Control， IC)是传统控制发展的...