智能控制：从学习控制到平行控制

20世纪60年代,学习控制开启了人类探究复杂系统控制的新途径,基于人工智能技术的智能控制随之兴起.本文以智能控制为主线,阐述其由学习控制向平行控制发展的历程.本文首先介绍学习控制的基本思想,描述了智能机器的架构设计与运行机理.随着信息科技的进步,基于数据的计算智能方法随之出现.对此,本文进一步简述了基于计算智能的学习控制方法,并以自适应动态规划方法为切入点分析非线性动态系统自学习优化问题的求解过程.最后,针对工程复杂性与社会复杂性互相耦合的复杂系统控制问题,阐述了基于平行控制的学习与优化方法求解思路,分析其在求解复杂系统优化控制问题方面的优势.智能控制思想经历了学习控制、计算智能控制到平行控制的演化过程,可以看出平行控制是实现复杂系统知识自动化的有效方法.     

PID与模糊控制算法的比较及其改进

分析比较了PID控制和模糊控制算法，针对一般PID控制容易产生超调，模糊控制的稳态精度不高的缺陷，提出了相应的改进算法－复合PID算法和带动态补偿的模糊控制算法，并通过水温控制仿真实验，比较了这几种控制算法的控制效果，实验结果证明，这两种改进算法不仅系统超调小，而且具有较高的稳态控制精度，可广泛应用于精确控制领域。     

泛论控制工程对控制理论的需求

从控制理论的内容上将控制理论分为模型控制论和工程控制论,并且阐述了两者的关系;讨论了反馈控制系统对控制理论的需求,从目标函数的多少、控制策略集的大小以及控制策略的求取三方面研究反馈控制系统对控制理论的要求;研究了自动化对控制理论的需求。为了解决此课题,从扩展目标函数入手,给出复杂控制系统的概念,并且给出了复杂系统控制理论的主要内涵,展望了复杂控制系统控制理论的意义。     

一种基于生物智能控制的静止无功补偿器控制系统

针对传统PID控制在动态调节过程中存在快速性和平稳性矛盾的问题,提出了一种基于生物智能控制的静止无功补偿器控制系统的设计方法。生物智能控制器基于睾丸素分泌调节原理,其一级控制单元和二级控制单元采用比例控制和传统PID控制设计,一级控制单元根据控制偏差的大小动态调整二级控制单元的给定值输入,从而可迅速、稳定地消除控制偏差。仿真结果表明,基于生物智能控制的静止无功补偿器控制系统具有响应速度快、超调量小、动态和静态稳定性能好等优点。     

Combined depth and heading control and experiment of ROV under the influence of residual buoyancy,current disturbance,and control dead zone

To improve the underwater control effect of a Remotely Operated Vehicle (ROV) with residual buoyancy, current disturbance, and control dead zone, the depth and heading combined control of ROV is studied to improve the control accuracy of the control system. First, the heading control with fixed depth is divided into heading control and depth control. The tanh-sigmoid-surface control laws for designed degrees of freedom are designed by using tanh function. To suppress the influence of residual buoyancy and control law dead zone in depth control, and to offset the influence of control law dead zone of ROV thruster control, a reserved control quantity is introduced to map the depth deviation and control dead zone with residual buoyancy into a control deviation quantity. An adaptive amplification factor method is proposed for the amplification factors of depth control, speed control, and heading control. The proportional coefficient is adopted to make that the balance among rise time, convergence speed, and overshoot can be achieved by adjusting the proportional coefficient. Then the corresponding tanh-sigmoid-surface controller module is designed in MOOS-IvP environment to track the desired heading and depth. The proposed controller refines fuzzy rules and reduces the complexity of parameter adjustment. Compared with the classical proportional, integral, and derivative control method, the experiment results show that the proposed method can resist the influence of residual buoyancy, current disturbance, and control dead zone and has a better control effect with less control error in depth and heading determination.     

农业温室温度的智能辨识控制

农业温室温度控制过程中,温度的精准控制是一个非线性、滞后的问题,实验表明,现有的PID控制很难实现对农业温度的辨识控制,控制过程的准确率,收敛速度慢等问题。提出建立农业温度控制模型,通过采用LI-RBF神经网络辨识器对农业温度控制系统进行辨识,以及LI-RBF神经网络与PID控制相结合,构成LI-RBF-PID控制策略。通过系统跟踪辨识结果比较,以及LI-RBF-PID控制器控制参数在线自整定的农业温度控制曲线表明,该方法优于PID控制,实现了农业温室温度智能辨识控制。     

飞机起落架半主动控制仿真研究

该文总结了飞机起落架的三种控制方法：被动控制,主动控制,半主动控制。传统的起落架控制方法不能使飞机很快的达到稳定,为了解决这一问题,该文分析了半主动控制的优点。建立起了半主动控制起落架的数学模型和线性状态控制方程,并根据现代控制理论分析被动控制起落架系统的稳定性和可控性。采用常规状态反馈的控制方法对起落架系统进行设计,得到了半主动控制器。最后通过仿真软件分别对被动控制和半主动控制的起落架模型进行了仿真分析。仿真结果表明：被动控制起落架有较强的振荡,系统稳定时间也较长。而半主动控制起落架能够有效的降低飞机冲击载荷和振动响应,使飞机很快达到稳定。     

基于PCS7的聚合反应器温度复合控制系统设计

针对聚合反应器温度存在的非线性、滞后性、耦合性等问题,并在对聚合物反应工艺流程、控制需求以及控制对象特性研究分析的基础上,设计了一种模糊PID控制与冷热水变比例多阀位开度控制的双模式分段温度复合控制方法,通过PCS7过程控制系统提供的结构化语言SCL编写控制器模块,连续功能控制图CFC搭建温度系统控制回路,顺序功能图SFC设定控制流程,结合高级多功能过程与控制仿真设备(SMPT-1000)实现了控制方案,并与传统PID的温度控制效果进行对比;经试验测试结果表明该复合控制方案比传统PID控制超调量低,具有更优越的稳态性能和更快的响应速度以及较高的能量利用效率,提高了反应器温度控制性能。     

一种基于OPC通讯的自适应模糊PID控制优化设计

给出了一种利用先进控制技术有效实时优化控制系统参数的方法。首先利用组态软件MCGS设计控制系统监控界面,采用OPC（OLE for Process Control）通讯在MATLAB中得到控制系统实时参数;根据上位机MCGS中实时控制系统的控制要求,在MATLAB中设计自适应模糊PID控制算法优化该控制系统的控制参数,再利用OPC实时通讯将优化后的控制参数传输返回至MCGS来对控制系统进行实时控制。以二阶液位控制系统为仿真实例,仿真结果体现了自适应模糊控制PID算法对实际控制过程的现实意义,且控制过程实时有效,提高了控制效率。     

车用汽油发动机电子控制系统研究现状与展望

发动机电子控制系统是高性能、高可靠性发动机开发的核心研究内容,是保证发动机动力性、经济性和排放性的重要因素之一.针对车用汽油发动机,本文首先分析了典型的车用汽油发动机电子控制系统结构,然后围绕电子节气门控制系统、燃油喷射控制系统、点火控制系统、空燃比控制系统、怠速控制系统、涡轮增压控制系统、爆震检测与控制系统以及汽油机先进燃烧模式控制这8项关键问题展开论述,并着重介绍了近年来国内外的研究内容和研究成果.最后对车用汽油发动机电子控制系统的发展前景和发展方向进行了展望.     

SPARK-Ⅱ转鼓及控制棒驱动机构交叉冗余伺服驱动控制系统的设计

SPARK-Ⅱ转鼓及控制棒的驱动机构需要高可靠的驱动控制,实现该驱动控制功能的设备定义为转鼓及控制棒驱动机构驱动控制器,是指把堆控计算机的指令转化为驱动机构的驱动信号,并能通过对驱动机构的状态采集实现对多套转鼓及控制棒驱动机构的精确控制的控制系统。驱动控制器开展具备双冗余控制器对多台双冗余机构的交叉冗余伺服驱动控制设备的设计,控制器由两组备份的逻辑控制单元、电机交叉冗余切换单元、旋变测量信号切换单元、模拟量调理与切换单元、电磁驱动控制单元及9组电机驱动单元等组成,并通过1553B与堆控计算机通信。通过采用工业器件对设计的控制器的性能进行了检验,设备具备良好的控制性能,能够满足对转鼓及控制棒驱动机构的控制。系统接口满足航天相关规范要求。     

电液控制单元控制线圈的温度预测建模与仿真

针对电液控制单元中控制阀的线性控制导致控制线圈的温升并影响控制阀控制性能的问题,建立了一种控制线圈的温度预测模型,以期达到控制线圈的耐温性诊断和提高控制阀控制性能的目的。该模型利用了能量守恒定律,利用最小二乘法对该模型参数进行了最优化,同时根据控制阀的实际控制指令来验证该模型对控制线圈的温度诊断性能和控制阀的控制性能。其仿真结果表明,该模型可以有效地预测出控制线圈温度变化,这将简化电液控制单元的硬件结构,同时为诊断控制线圈的耐温性和提高控制阀的控制性能提供有利的依据。     

神经元解耦控制方案在火电厂球磨机FCS中的设计

给出了一种由神经元和静态解耦网络相结合的针对火电厂球磨机现场总线控制的方案。并在此基础上将此控制方案应用于火电厂球磨机的现场总线控制系统的设计和开发，论证了该种控制方案在FCS控制系统中的可行性，并详细阐述了该控制方案在FCS上位监控级和现场级的实现方法和过程。从实时仿真和现场运行的结果看，该种控制方案在FCS中实现可以取得令人满意的控制效果。     

神经控制器的典型结构

本文研究了神经控制的典型结构方案，包括神经学习控制，神经直接逆控制，神经自适应控制，神经内模控制，神经预测控制，基于小脑模型联接控制（ＣＭＡＣ），多层神经控制和递阶神经控制等，文中着重讨论了控制机理，提供了潜在应用基础，对神经控制器结构方案的确定具有借鉴作用。     

基于Internet远程过程控制实验系统的设计与实现

描述了以过程控制实验装置为对象的基于Internet远程控制实验系统。该系统可为远程实验提供常规PID控制、模糊控制、模糊自适应整定PID控制、基于BP神经网络整定PID控制、串级控制等五种控制方法;可在线进行实验结果分析与评价,也可支持离线数据分析;实现了视频图像的远程实时传输。测试结果表明此远程过程控制实验系统它能够满足过程控制实验的需要,系统具有易扩展、交互性好、操作简单、实验过程显示直观等特点。     

MPCE实验装置连续反应过程控制策略研究与实现

以多功能过程和实验系统（NIPCE）中的连续反应过程（CSTR）为对象,对整个CSTR系统进行了控制策略研究。系统融合了PID控制、模糊控制、串级控制、分程控制等多种控制算法,实现了对系统的开车顺序控制、反应过程控制和安全控制。利用S7—300PLC对系统进行设计与实现。最终的运行结果表明系统对CSTR有较好的控制效果,同时控制系统具有较强的鲁棒性、实用性及可行性。     

使用黄金分割法的管道压力系统自适应控制

压力是工业过程控制常用参数,为了探索黄金分割自适应控制在工业过程控制中的应用技术,本文将其应用于水流管道的压力控制.利用控制实验平台,搭建了以变频调速驱动水泵的压力控制实验系统.阐述了特征建模与黄金分割自适应控制对该系统的适用性和稳定性,并通过分析确定了特征模型类型和控制算法.考虑到时延的影响,采用数字外推预测算法对管道压力误差进行处理.对控制方案进行了仿真分析,完成了与黄金分割自适应控制相关的管道压力控制实验.实验结果表明,黄金分割自适应控制能够实现管道压力的高精度控制,现场调试简单,该控制方案的优越性得到了验证.     

基于Profibus的真空自耗电弧炉控制系统

通过对真空自耗电弧炉工艺及控制过程的分析,基于Profibus开发了一套真空自耗电弧炉控制系统;介绍了控制系统软硬件设计方案,提出了电弧炉控制中的关键点和难点,系统分析了真空自耗电弧炉控制原理和各个参数之间的关系以及对控制的影响,提出了一些有助于应对熔炼过程中各种特殊情况的局部策略,如熔速转电流控制、熔滴短路控制、解耦控制等;结合设计中出现的问题,对电弧炉控制中的关键问题—熔速率控制和弧长控制提出了进一步的解决方法。     

仿生机器鱼运动控制算法研究

footnotesize A practical motion control strategy for a radio-controlled, 4-link and free-swimming biomimetic robot fish is presented. Based on control performance of the fish the fish's motion control task is decomposed into on-line speed control and orientation control. The speed control algorithm is implemented by using piecewise control, and orientation control is realized by fuzzy logic. Combining with step control and fuzzy control, a point-to-point (PTP) control algorithm is proposed and applied to the closed-loop experimental system that uses a vision-based position sensing subsystem to provide feedback. Experiments confirm the reliability and effectiveness of the presented algorithms.     

基于STC15的5G电动农业机械遥控系统设计

为解决当前航模遥控系统遥控距离不足以及控制精度无法满足控制要求的问题,设计了基于STC15的5G电动农业机械遥控系统。该遥控系统以STC15W4K32S4作为主控芯片,由5G模块、霍尔操纵杆、滤波电路等电路组成。电动农业机械遥控系统通过操纵杆控制脉冲宽度调制(PWM)输出信号,经5G模块进行远距离数据传输,经过比例积分微分(PID)算法调节,实现大部分农业机械运动的控制。试验结果表明:电动农业机械遥控系统可通过5G通信实现远距离PWM输出信号控制电动农业机械运动。5G电动农业机械遥控系统将PWM遥控系统与5G技术相结合,增加遥控控制范围。5G通信的高传输速度使得控制精确性与系统灵敏度大幅提高。该方式可实现对农机运动的精细化控制。