pid 控制算法的基本原理及研究現(xiàn)狀

1、PIDPID控制算法的基本原理及研究現(xiàn)狀控制算法的基本原理及研究現(xiàn)狀1課程設(shè)計目的課程設(shè)計目的通過對計算機控制系統(tǒng)的學習，歸納和總結(jié)PID算法的基本原理，并通過查閱資料，了解PID算法的研究現(xiàn)狀和PID算法的應(yīng)用領(lǐng)域，以及對PID算法的發(fā)展進行展望。2課程設(shè)計題目和要求課程設(shè)計題目和要求（1）課程設(shè)計題目：PID控制算法的基本原理及研究現(xiàn)狀（2）要求：①通過查閱資料了解PID算法的研究現(xiàn)狀和研究領(lǐng)域。②結(jié)合自己所學知識加深對PID算法的

2、了解和掌握，并對PID算法的基本原理進行歸納和總結(jié)。③結(jié)合目前的研究現(xiàn)狀展望PID算法發(fā)展和創(chuàng)新。3設(shè)計內(nèi)容設(shè)計內(nèi)容一、一、PID控制算法的研究現(xiàn)狀控制算法的研究現(xiàn)狀在現(xiàn)今全球競爭日益激烈的市場環(huán)境下，通過先進控制獲取經(jīng)濟效益來提高企業(yè)競爭力，已成為一種趨勢。據(jù)有關(guān)文獻報道(薛美盛等，2002)，各種不同石油化工裝置實施先進控制后，其每年凈增效益如表1所示。雖然各公司所報出的年效益有所不同，但其數(shù)據(jù)出入不大，而實施先進控制所需成本只占其

3、產(chǎn)生效益的很小一部分比例。國外發(fā)達國家經(jīng)驗表明(孫德敏等，2003)：采用先進控制理論和過程優(yōu)化將增加30%的投資，但可提高產(chǎn)品層次和質(zhì)量，降低能源和原材料消耗，從而增加85%的效益，如圖1所示。投資70%的資金購置DCS，換來的是15%的經(jīng)濟效益；再增加30%的投資，可以換來85%的經(jīng)濟效益。其中增加的8%用于傳統(tǒng)的先進控制(TAC)，得到的經(jīng)濟效益是8%；增加的13%用于預(yù)測控制(DMC)，得到的經(jīng)濟效益為37%；增加的9%用于在線

4、閉環(huán)優(yōu)化(CLRTO)，換來的經(jīng)濟效益是40%！因此，實施先進控制與優(yōu)化是不用投資的技術(shù)改造。然而，控制理論本身也面臨著一些問題和困難，需要不斷改進和提高。盡管大量新的運用其他方法進行建模，但建模的精確度會受到很大影響，或者不能完全反應(yīng)過程的動態(tài)特性。(4)控制系統(tǒng)完成后，必須對操作人員進行培訓(xùn)。由于算法復(fù)雜，操作人員對其的理解有深有淺，不能最大限度地發(fā)揮該先進算法的作用，有時甚至會引起誤操作。受工藝條件、模型變化的影響，需要專門的技術(shù)

5、人員進行算法維護。(5)在重要干擾變量不可測或干擾模型不可辨識時，系統(tǒng)的控制性能將嚴重惡化，運用反饋校正的方法雖然能夠起到一定作用，但十分有限。一般做法是將重要的不可測干擾變量進行軟測量，這樣控制的精確度對軟測量儀表的精確度有很大依賴性。(6)在大干擾存在時，輸出硬約束的如果處理不當?shù)脑挘自斐煽尚薪鈫栴}。特別是對非最小相位系統(tǒng)，輸出硬約束的增強，很可能導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定(Zafiriou1990Muske1993)。(7)模型預(yù)測控制算法

6、的穩(wěn)定性還沒有從根本上得到有效解決，需要從理論上得到進一步突破(席裕庚2000Mayne2000)。(8)生產(chǎn)過程的工藝改變，負荷的波動以及中間環(huán)節(jié)引入的各種不確定性擾動，都會造成系統(tǒng)模型特性的改變。到目前為止，模型預(yù)測控制算法還沒有一種可靠的模型在線校正方式，因此，固定的模型限制了它整體性能的提高。模型預(yù)測控制自我性能的在線評價、耗時少且精確度高的模型建立工具、非線性和混合系統(tǒng)的模型預(yù)測控制都是將來需要研究的重要課題，也是模型預(yù)測控制

7、的發(fā)展方向。用戶對一些先進控制算法的滿意程度參差不齊，有高有低。據(jù)1995年調(diào)查結(jié)果表明(Huruo1998)，見圖2，先進控制算法能改善和提高原有控制水平，但仍存在一系列問題需要解決，用戶的滿意程度有待進一步提高。一些現(xiàn)代控制技術(shù)，如LQ最優(yōu)控制技術(shù)、H∞技術(shù)、Kalman濾波技術(shù)和自適應(yīng)技術(shù)的滿意度很低，有些過程工程師甚至不愿意應(yīng)用該類新技術(shù)。一些復(fù)雜先進控制算法的成功實施，必須是多專業(yè)、跨學科的緊密合作，同時要求具備豐富的工程實施