基于云理論的控制系統(tǒng)性能評估方法的研究.pdf

1、在現(xiàn)代工業(yè)過程中，控制回路經(jīng)過一段時間的運行后，往往會偏離設(shè)計時的性能指標(biāo)，有時甚至?xí)?yán)重惡化。這其中的原因很多，包括:生成運行中工況的變化，過程的非線性，時變干擾以及系統(tǒng)中儀器與設(shè)備故障等不確定因素。這些不確定性的存在增加了評估過程中定性與定量綜合集成的難度。若不及時的監(jiān)測到其性能下降并采取有效措施修復(fù)控制器，將降低控制系統(tǒng)所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益。近年來，控制系統(tǒng)性能評估技術(shù)的研究以成為控制界的研究熱點。然而，此研究領(lǐng)域仍然存在著一些懸而未

2、決的問題，從而限制了性能評估技術(shù)在工業(yè)過程中的廣泛應(yīng)用。目前關(guān)于控制系統(tǒng)性能評估的研究重點在于理論上對于控制器的尋優(yōu)，本文則從控制系統(tǒng)中的不確定性出發(fā)，引入了李德毅院士提出的云理論來表達(dá)控制系統(tǒng)中的不確定性，充分利用了信息的模糊性和隨機性，完成定性和定量之間的映射，使評估結(jié)果更為直觀。本文研究工作包括:
　　(1)綜述了控制器性能評估領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀，性能評估方法的發(fā)展趨勢以及評估控制性能算法優(yōu)劣的因素。
　　(2)詳細(xì)介紹了

3、當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的最小方差準(zhǔn)則的性能評估方法。最小方差準(zhǔn)則對控制系統(tǒng)的性能可以提供一個有實踐意義的參考點，僅需要過程的常規(guī)操作數(shù)據(jù)和時間延遲特性。文中分別介紹了單變量、多變量的控制系統(tǒng)性能評估方法，并進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明該方法是一種有效的性能評估方法。
　　(3)綜述云理論的歷史、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，介紹了云理論的基本概念生成方法和一些基本運算。
　　(4)將云理論應(yīng)用在單變量控制系統(tǒng)中。將系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)用一維云模型表達(dá)，并

4、得出云圖，直觀展示了數(shù)據(jù)的特征。通過標(biāo)準(zhǔn)云與待測云的相似度比較可以直觀判斷系統(tǒng)運行的狀況。通過仿真與最小方差評估方法做比較，證明云理論的評估方法也是有效的。又以電機控制系統(tǒng)為例進(jìn)一步說明基于云理論的性能評估方法在實際控制系統(tǒng)中的應(yīng)用方法，證明其有效性。
　　(5)將云理論應(yīng)用在多回路控制系統(tǒng)中。引入“多維云”的概念，將每個控制回路用一維云模型表達(dá)，將一維云合成多維云，通過多維的待測云與標(biāo)準(zhǔn)云比較，得出相似度系數(shù)，從得出系統(tǒng)的性能進(jìn)