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無模型控制技術(shù)

基于無模型控制技術(shù)的無模型控制器：僅需要知道受控系統(tǒng)的I/O數(shù)據(jù)就能設(shè)計控制器。并且具有如下特點：不需要建立受控系統(tǒng)的數(shù)學模型，不需要知道受控系統(tǒng)的數(shù)學模型的結(jié)構(gòu)及階數(shù)；不需要針對某一個特定的對象專門單獨設(shè)計其控制系統(tǒng)；不需要訓練過程；不需要系統(tǒng)辨識；控制過程不需要專家人工干預(yù)和人工整定；有系統(tǒng)的穩(wěn)定性理論分析保證；控制算法的計算量與傳統(tǒng)的PID控制算法相當。但控制效果優(yōu)于PID型的控制器效果，而且能夠控制傳統(tǒng)的PID不能控制的對象；基于無模型控制理論的控制器的系列產(chǎn)品可以控制大時滯、大干擾的對象，并且具有自解藕的功能；無模型控制器的參數(shù)整定非常方便，不須專家來完成。應(yīng)用范圍：各種工業(yè)過程的控制對象，或者確切地說，凡工業(yè)上可用PID控制器（調(diào)節(jié)器）的地方均能用無模型控制器來替代。不但如此，還可以處理PID不能處理的多輸入、多輸出、多步時滯、非線性、結(jié)構(gòu)、階數(shù)、參數(shù)均時變的系統(tǒng)控制問題。而且，控制效果、穩(wěn)定性、魯棒性和參數(shù)調(diào)節(jié)的友好性要好于PID控制器。主要應(yīng)用范圍有：化工（批量與連續(xù)的反應(yīng)堆、反應(yīng)爐、真空、注模、蒸汽壓力、液位）；冶金（溫度、粉碎、密度、PH等）；造紙（紙漿溫度、密度、均勻度、蒸發(fā)、壓力、PH、過程等）；食品（蒸發(fā)、干燥、壓力、粉碎、PH、過程）；釀造（發(fā)酵、溫度、壓力、PH、過程）；各種工業(yè)電加熱爐；各種工業(yè)、民用液位控制；各種工業(yè)過程控制；高速路入口匝道控制。硬件實現(xiàn)問題：此種無模型控制技術(shù)的特點是即可以開發(fā)出軟件包，也可以硬件實現(xiàn)?；跓o模型控制技術(shù)的無模型控制器可開發(fā)出一系列高新技術(shù)產(chǎn)品。比如：單輸入單輸出的（傻瓜控制器，兩類）；偏格式傻瓜控制器（兩類）；松緊格式傻瓜控制器（兩類）；多輸入單輸出的；多輸入多輸出的等等；硬件實現(xiàn)容易，對兩個計算機控制系統(tǒng)和各種芯片熟悉的工程師來說，僅需要兩個月左右就可以實現(xiàn)試驗室的開發(fā)工作。對大批量生產(chǎn)，則需要更少的時間即可完成。本產(chǎn)品的成本和市場情況：本產(chǎn)品的成本與PID控制器相當，試驗室開發(fā)成本（不包括開發(fā)人員的工資和其它）不超過5千元。市場前景非常廣。據(jù)專家估計，我國每年需要的各種控制器（調(diào)節(jié)器）的數(shù)量約為5萬臺左右，按10%的市場占有率來計算，每臺售價2萬，則每年可創(chuàng)造純利潤近百萬元。而且不包括推向國際市場的的份額。另外，由于本技術(shù)自主產(chǎn)權(quán)，中國技術(shù)發(fā)明專利，工業(yè)越發(fā)達的國家其市場情況會更好。國內(nèi)外同類產(chǎn)品：國外目前已經(jīng)有同類型的產(chǎn)品，如美國的博遠自動化系統(tǒng)公司，具體的應(yīng)用情況可以參見網(wǎng)站（www.sybosoft.com），但其從技術(shù)、實用性和低成本方面看均不如本技術(shù)。

北京交通大學 2021-04-13

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