毕业论文课题相关文献综述
1.1经典PID控制系统的分类与简介
1.1.1P控制
这类控制输出的变化与输入控制器的偏差成比例关系,输入偏差越大输出越大。单纯的比例控制适用于扰动不大,滞后较小,负荷变化小,要求不高,允许有一定剩余误差存在的场合。在工业生产中,比例控制规律使用较为普遍,它是控制规律中最基本的、应用最普遍的一种,其最大优点就是控制及时、迅速。只要有偏差产生,控制器立即产生控制作用。但是不能最终消除剩余误差的缺点限制了它的单独使用。
1.1.2PI控制
克服剩余误差的办法是在比例控制的基础上加上积分控制。积分控制器的输出与输入偏差对时间的积分成正比。它的输出不仅与输入偏差的大小有关,而且还与偏差存在的时间有关。只要偏差存在,输出就会不断累积,一直到偏差为零,累积才会停止。所以,积分控制可以消除剩余误差。
1.1.3PD控制
当被控对象受到扰动作用后,被控变量没有立即发生变化,而是有一个时间上的延迟。因此要引入比例、微分作用,即PD控制。它比单纯的比例作用更快。尤其是对容量滞后大的对象,可以减小偏差的幅度,节省控制时间,显著改善控制质量。
1.1.4比例积分微分(PID)控制
最为理想的控制当属比例-积分-微分控制。它集三者之长:既有比例作用的及时迅速,又有积分作用的消除剩余误差能力,还有微分作用的超前控制功能。当偏差扰动出现时,微分立即大幅度动作,抑制偏差的这种跃变;比例也同时起消除偏差的作用,使振荡幅度减小。由于比例作用是持久和起主要作用的控制规律,积分作用可以慢慢把剩余误差克服掉,因此可使系统比较稳定;只要三个作用的控制参数选择得当,便可充分发挥三种控制规律的优点,得到较为理想的控制效果。即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。
然而伴随着新的控制系统的不断涌现,PID控制策略在控制非线性、时变、强耦合及参数和结构不确定的复杂过程时,控制效果不理想。因此,它的应用受到了很大程度上的限制。
1.2模糊逻辑与模糊控制的概念
1.2.1模糊控制相关概念
模糊逻辑的概念,其根本在于区分布尔逻辑或清晰逻辑,用来定义那些含混不清,无法量化或精确化的问题,对于冯诺依曼开创的基于真-假推理机制,以及因此开创的电子电路和集成电路的布尔算法,模糊逻辑填补了特殊事物在取样分析方面的空白。在模糊逻辑为基础的模糊集合理论中,某特定事物具有特色集的隶属度,他可以在是和非之间的范围内取任何值。而模糊逻辑是合理的量化数学理论,是以数学基础为根本去处理这些不确定、不精确的信息。
模糊控制是基于模糊逻辑描述的一个过程的控制算法。它是用模糊数学的知识模仿人脑的思维方式,根据模糊现象进行识别和判决,给出精确控制量,进而对被控对象进行控制的。对于参数精确已知的数学模型,我们可以用波特图或奈克斯特图来分析其过程以获得精确的设计参数。而对一些复杂系统,如粒子反应,气象预报等设备,建立一个合理而精确的数学模型是非常困难的。对于电力传动中的变速矢量控制问题,尽管可以通过测量得知其模型,但由于其多变量且非线性变化的特点,精确控制也是非常困难的。
模糊控制技术依据与操作者的实践经验和直观推断,也依靠设计人员和研发人员的经验和知识积累。它无需建立设备模型,因此基本上是自适应的,具有很强的鲁棒性。历经多年发展,已有许多成功应用模糊控制理论的案例,如Rutherford、Carter应用于冶金炉和热交换器的控制装置。
1.2.2模糊控制的优点
对比常规控制办法,模糊控制有以下几点优势:
(1)模糊控制完全是在操作人员经验控制基础上实现对系统的控制,无需建立数学模型,是解决不确定系统的一种有效途径。
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