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自動化包裝生産線魯棒控制和專家控制技術 [2015/1/27]

    自動化生産線最優控制要求知道被控對象的精确數學模型。工程實踐表明,許多被控對象很難用數學方程精确描述,這些被控對象的動态特性還可能變動,被控對象也常會受到難以預測的外界幹擾。在這種情況下按最優控制原理設計的控制系統不但達不到最優的目的,甚至可使系統難以穩定地工作.因此,發展了一種稱為魯棒控制的新技術,可以使控制系統在被控對象的特性發生較大變化時仍然能夠穩定地工作。這一問題是新世紀十分熱門的研究課題.
 自動化包裝生産線魯棒控制要解決的問題是多方面的。首先,被控對象經常會遇到難以預測的外界幹擾,因此希望設計的控制系統能夠減弱或抵制外界的幹擾。為達此目的,人們想出了若幹辦法或發展和完善某些設計理論。例如,為了消除陣風對民航客機的影響,可在自動駕駛儀中引入對抗回路,力求消除陣風所産生的颠簸。另外,在設計反饋控制系統時,在滿足預定要求的情況下如何使系統對外界幹擾的敏感程度降至最低點,這也是當前正在發展的熱門研究課題。
    自動化包裝生産線魯棒控制的另一個重要目的就是如何有效地對付被控對象特性中的不确定成分。基本思想是:設計一種不變的液位計液位變送器的控制器,當不确定成分在較寬的範圍内存在或變化時,這種控制器都能維持反饋控制系統正常穩定地工作。
    自動化包裝生産線魯棒控制已經取得了許多好的成果,但仍在快速發展之中,工程實踐的需要推動着這方面的研究不斷向前發展。當然.魯棒控制的能力也是有限的,它隻能對付一定範圍内的不确定性。如果這種不确定性範圍太寬,則可能設計不出合适的魯棒控制器,或者雖然能設計出魯棒控制系統,但它保守程度太大,限制太多。在工程上并不很合理。在此情況下,下面介紹的自适應控制可發揮更大的作用。
    雖然自适應控制可以對數學模型變化或不十分确切的對象進行有效的控制,但實質上分析設計都離不開數學模型。然而,有許多對象的特性很難用微分方程(或差分方程)來描述。有許多對象的特性即使有某種數學關系可依,但這種數學方程未必就隻是微分方程或差分方程,而到目前為止,比較成熟的控制理論和方法都是以常微分方程理論為出發點的,這是理論的不足之外。
    為了對付這種很難用數學方程來描述的對象,人們提出了智能控制的設想。不管現代控制理論如何精深,但與人腦的決斷能力相比還相差很遠,所以人們試圖模仿人的決斷能力來進行控制。這一問題在80年代提出後引起了廣泛的興趣.然而深入的研究表明,真正建立智能控制的完整
 理論體系是十分困難的,近期内尚無可能。但專家控制則是一種現實的行之有效的控制方法。智能專家控制系統就是利用專家的知識來進行控制,它是人工智能在控制中的一種抖體應用。
    自動化包裝生産線智能專家控制系統的核心部分是一個用計算機實現的知識庫.它存儲了大量的控制規則,這些規則是熟練操作人員的經驗總結。美國FOXBORO公司推出的EXACT智能專家控制系統,對發酥過程進行了有效控制,使産品質量大大提高.成本降低。我們知道發醉過程是一個很複雜的生物化學過程,影響它進程的因素非常複雜,至今無法建立較确氣切的數學模型,因此常規的以數學模型為基礎的控制很難奏效,而專家控制則效果良好。
    自動化包裝生産線智能、電容式液位計電容式液位變送器專家控制系統的成敗決定于按專家經驗總結出來的知識是否充分、嚴密、可靠。這些經驗規則一般隻對某一類對象是成立的,因此專家控制因對象而異,通用性小。另外,經驗并不等于理論,知識總有局限。因此不能保證智能專家控制系統萬無一失,不能保證系統一定能長期穩定地運行.這也是智能專家控制系統的一種缺陷。若将專家控制和其他合适的控制方法結合在一起使用,取長補短,則可能促進自動化包裝生産線技術發展。

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