自动化技术专题讲座（Ⅳ）——智能控制技术与应用

主要介绍智能控制的原理、结构、类型和应用。     

软件项目质量控制相关技术研究

软件项目质量管理是贯穿整个软件生命周期的重要工作,有效地实施软件产品的质量控制是提高软件质量、降低质量成本的重要手段.首先,研究质量控制模型,包括产品、过程和资源三大控制要素,用PDCA循环表示的质量控制模型结构,并对四个过程八个阶段分别论述;其次,研究质量控制体系,包括基础、手段、目的三层体系结构;然后,研究质量控制图,包括质量控制图结构,确定控制中心线、控制上线、控制下线的数学公式推导,阐明确定失控点的7条规则;最后,研究质量控制框架,包括控制框架结构和控制框架特点.结果表明,质量控制相关技术,为质量控制提供科学管理方法和技术支持,是实现软件质量控制目标的有效方法和途径.     

精细化工过程控制技术的发展动向

精细化工产品的市场需求快速多变,产品更新换代快,使得精细化工生产过程一般采取小批量、多品种生产,生产过程多为间歇或半连续过程,时变性、非线性强,生产过程的工艺流程复杂,操作步骤繁杂,劳动强度大;精细化工生产过程的工艺介质多为有一定毒性、腐蚀性和易燃易爆性的化学品,过程运行危险性大;这些特点使得精细化工生产过程更难以控制,综合自动化水平普遍较低.为了提高精细化工生产过程的综合自动化水平,需根据精细化工生产过程的特点及其控制需求,进行精细化工生产过程控制技术的研究和应用.目前,精细化工过程控制技术的主要发展动向为:从常规仪表控制向计算机控制、集散式控制系统(Distributed Control System,DCS)控制发展;从简单的顺序控制、程序控制向基于ISA SP88间歇过程控制标准的自动批量生产控制发展;从人工控制、常规PID控制向先进的批次-批次迭代学习优化控制发展;从简单工艺参数的控制向生产工况和生产质量的综合性统计过程控制发展;从简单的工艺参数越限连锁报警向综合性安全保护控制和在线实时非正常工况管理发展.     

微机监控技术 一

本文系统地讲述了以微型计算机为中心的微机监控系统的工作原理、系统组成和应用方面的有关技术。分为监控系统的功能和结构、硬件系统和软件系统三个部分。本文为第一部分。     

先进过程控制技术漫谈

先进控制英文为Advanced Process Control,缩写为APC。日本和中国又称为高级过程控制等。但通称先进控制或APC的为多。1控制控制的英文单词是control,来源于拉丁文contrarotular。Contra即对应、相反之意,rotular即回卷的东西。     

以太控制网络技术与系统

本文讨论了工业控制系统的网络化、开放性发展方向,阐述以太控制网络技术与工业控制系统,探讨发展我国具有自主知识产权的控制网络技术与产业的策略.     

控制网络技术展望

本刊专题围绕控制网络及其应用技术组织发表了部分文章，并在编后提出有关控制网络技术展望的一些看法。由于控制网络技术所涉及的面很宽，又加上编者水平有限和时间仓促，所编辑的文章不很全面，只是沧海一粟，仅供读者参考，在此基础上，望读者积极参与撰稿，提供高质量、高水平的相关内容的文章。     

先进过程控制技术及应用

结合近年来的应用例子，介绍了先进控制的一些基本方法，如模型预测控制、自适应控制、鲁棒控制、智能控制和软测量技术，并介绍了目前国内外先进控制软件的一些情况。     

智能控制技术及其应用

20世纪20年代,在建立了以频域法为主的经典控制理论的基础上,智能控制技术逐步发展。随着信息技术的进步,许多新方法和新技术进入工程化、产品化阶段。这对自动控制理论技术提出了新的挑战,促进了智能理论在控制技术中的应用。在智能控制技术比较的基础上,较详细地阐述了智能控制技术主要方式的特点及优化算法,并举例说明。智能控制技术将不断地发展和充实。     

主板技术荟萃

目前介绍主板的技术资料比较少，但这些技术资料实际上对每位消费者都很重要。受编辑部之邀，笔者根据目前的主板相关技术概要专门撰写了这篇《主板技术荟萃》，供读者参考。由于文章篇幅有限，我们对486级别和486级别以下的主板不再介绍。进入1997年，随着CPU、主控芯片和外设技术的迅猛改进，主板也相应地有了很大的变化和发展，主要表现在技术上及时跟进CPU的变化进程，支持的CPU进一步增加；新型主控芯片的产生导致主板必须符合这种技术以配合其功能的增强；主板的安全性、省电和稳定性被广为重视等。为了叙述方便，我们将主板的组…     

智能厂房温湿度控制系统

首先分析了厂房温湿度控制与一般建筑物空调系统的区别,指出现在流行的空调控制方法不适合厂房温湿度控制;接着提出一种智能温度控制方法,它不需要确定系统的数学模型,用专控制的方法,在不同控制阶段分别采用开关控制,模糊控制和智能ＰＩＤ控制;最后介绍了实行结果。     

A three-loop model-following control structure: theory and implementation

This article presents a novel three-loop control system, which supplements control structures known from the literature as model following control (MFC). The major advantage of the proposed system is its high robustness to process parameter variations; it is much higher than that offered by single-loop or two-loop control systems. Features of the new structure are revealed by a theoretical analysis that has been carried out from the viewpoint of requirements for a force/pose controller of a Stäubli RX60 manipulator. This article shows how the proposed control structure responds to such strong process parameter variations and makes a comparison to results yielded by single-loop control structures.     

Networked Control Systems: A Survey of Trends and Techniques

Networked control systems are spatially distributed systems in which the communication between sensors, actuators,and controllers occurs through a shared band-limited digital communication network. Several advantages of the network architectures include reduced system wiring, plug and play devices,increased system agility, and ease of system diagnosis and maintenance. Consequently, networked control is the current trend for industrial automation and has ever-increasing applications in a wide range of areas, such as smart grids, manufacturing systems,process control, automobiles, automated highway systems, and unmanned aerial vehicles. The modelling, analysis, and control of networked control systems have received considerable attention in the last two decades. The ‘control over networks’ is one of the key research directions for networked control systems. This paper aims at presenting a survey of trends and techniques in networked control systems from the perspective of ‘control over networks’, providing a snapshot of five control issues: sampled-data control, quantization control, networked control, event-triggered control, and security control. Some challenging issues are suggested to direct the future research.     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

解耦控制的现状及发展

通过对多变量系统解耦设计的必要性分析,介绍了传统解耦、自适应解耦、鲁棒解耦、智能解耦等各种解耦方法,并叙述了各种方法的研究现状和应用情况,同时分析了各种方法局限性。指出解耦控制领域的研究已成为控制理论和控制工程界共同关注的热点。自适应解耦与智能解耦,侧重于控制器的研究,它们更多采用试探、优化方法来设计控制器．理论研究还尚待完善。因此,寻求一种有效的、简单易行的控制方法,即寻求理论与实际结合点,是今后研究的方向。     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

Feedforward output-feedback control for continuous exothermic reactors with isotonic kinetics

The robust feedforward (FF) output-feedback (OF) control problem of (possibly open-loop unstable) continuous exothermic jacketed reactors with isotonic kinetics with respect to reactant concentration is considered. The volume, temperature, and concentration must be regulated by manipulating the feed, exit and coolant flowrates on the basis of volume and temperature measurements. The problem is addressed as an interlaced controller-observer design within a constructive control framework. The result is a quasi linear-decentralized (qLD) FF-OF dynamic controller which: (i) recovers (up to observer convergence) the behavior of a robust nonlinear FF-SF controller, (ii) has closed-loop stability conditions coupled with conventional-like tuning guidelines, and (iii) constitutes an add-on to the PI control scheme commonly employed in industrial reactors. The approach is tested with an open-loop unstable reactor example through simulations.     

一种具有非线性观测器的分散式自适应鲁棒机器人控制新方案

本文提出一种新型的分散式自适应鲁棒机器人控制方案。它主要解决以下诸方面的问题:1)减少在线计算量;2)通过设置一个非线性观测器来及时修正模型信息,以适应负载及其他因素变化的需要,进而有效地减少所需控制值(尤其当系统处于平稳工作状态时,效果更加明显),相应地,也就减少了系统工作时的动能损耗。这一点对[1]中提出的机器人分散式变结构控制算法有较大改进;3)对系统的不确定性和扰动作用具有鲁棒性。