云上高博会

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