无模型控制技术
基于无模型控制技术的无模型控制器:仅需要知道受控系统的I/O数据就能设计控制器。并且具有如下特点: 不需要建立受控系统的数学模型,不需要知道受控系统的数学模型的结构及阶数; 不需要针对某一个特定的对象专门单独设计其控制系统; 不需要训练过程; 不需要系统辨识; 控制过程不需要专家人工干预和人工整定; 有系统的稳定性理论分析保证; 控制算法的计算量与传统的PID控制算法相当。但控制效果优于PID型的控制器效果,而且能够控制传统的PID不能控制的对象; 基于无模型控制理论的控制器的系列产品可以控制大时滞、大干扰的对象,并且具有自解藕的功能; 无模型控制器的参数整定非常方便,不须专家来完成。 应用范围: 各种工业过程的控制对象,或者确切地说,凡工业上可用PID控制器(调节器)的地方均能用无模型控制器来替代。不但如此,还可以处理PID不能处理的多输入、多输出、多步时滞、非线性、结构、阶数、参数均时变的系统控制问题。而且,控制效果、稳定性、鲁棒性和参数调节的友好性要好于PID控制器。 主要应用范围有: 化工(批量与连续的反应堆、反应炉、真空、注模、蒸汽压力、液位); 冶金(温度、粉碎、密度、PH等); 造纸(纸浆温度、密度、均匀度、蒸发、压力、PH、过程等); 食品(蒸发、干燥、压力、粉碎、PH、过程); 酿造(发酵、温度、压力、PH、过程); 各种工业电加热炉; 各种工业、民用液位控制; 各种工业过程控制; 高速路入口匝道控制。 硬件实现问题: 此种无模型控制技术的特点是即可以开发出软件包,也可以硬件实现。基于无模型控制技术的无模型控制器可开发出一系列高新技术产品。比如:单输入单输出的(傻瓜控制器,两类);偏格式傻瓜控制器(两类);松紧格式傻瓜控制器(两类);多输入单输出的;多输入多输出的等等;硬件实现容易,对两个计算机控制系统和各种芯片熟悉的工程师来说,仅需要两个月左右就可以实现试验室的开发工作。对大批量生产,则需要更少的时间即可完成。 本产品的成本和市场情况: 本产品的成本与PID控制器相当,试验室开发成本(不包括开发人员的工资和其它)不超过5千元。市场前景非常广。据专家估计,我国每年需要的各种控制器(调节器)的数量约为5万台左右,按10%的市场占有率来计算,每台售价2万,则每年可创造纯利润近百万元。而且不包括推向国际市场的的份额。另外,由于本技术自主产权,中国技术发明专利,工业越发达的国家其市场情况会更好。 国内外同类产品: 国外目前已经有同类型的产品,如美国的博远自动化系统公司,具体的应用情况可以参见网站(www.sybosoft.com),但其从技术、实用性和低成本方面看均不如本技术。
北京交通大学
2021-04-13