自動(dòng)控制系統(tǒng)理論理論簡(jiǎn)介

自動(dòng)控制系統(tǒng)理論(theory of automatic con- trol system)研究自動(dòng)控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和實(shí)際應(yīng)用的理論.自動(dòng)控制系統(tǒng)是一類力求以盡可能少的人類干預(yù)實(shí)現(xiàn)盡可能多的自動(dòng)監(jiān)視、檢測(cè)、調(diào)節(jié)和控制作用以達(dá)到預(yù)期技術(shù)要求的人造系統(tǒng).自動(dòng)控制理論則研究這類系統(tǒng)的構(gòu)思、設(shè)計(jì)、性能、分析，乃至實(shí)施和運(yùn)行的原理和技術(shù).

盡管有許多史前的例子，瓦特蒸汽機(jī)上的飛輪調(diào)節(jié)器應(yīng)屬最早自覺地完善設(shè)計(jì)及成功應(yīng)用的第一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，并在工業(yè)革命中起到重要作用.麥克斯韋(Maxwell , J. C.)于1868年發(fā)表其穩(wěn)定性分析的論文，應(yīng)屬最早的自動(dòng)控制理論成果.

自動(dòng)控制系統(tǒng)的標(biāo)稱行為須用指令來(lái)設(shè)置，它可以是邏輯開關(guān)變量或者連續(xù)變化的時(shí)間過(guò)程.前者靠邏輯驗(yàn)證來(lái)保證其正確性，后者則利用檢測(cè)獲取的輸出信號(hào)，經(jīng)過(guò)加工處理反饋到系統(tǒng)輸人端進(jìn)行調(diào)整，以減小系統(tǒng)的誤差.

幾乎所有的誤差均來(lái)自不確定性，包括系統(tǒng)內(nèi)部特性的誤差、飄移，外界環(huán)境的變化和干擾.這些誤差大多數(shù)都可以用反饋技術(shù)加以削弱或消除.穩(wěn)定性可以保證消除初始值誤差，而其中頻率域分析方法又由其對(duì)系統(tǒng)特性(階數(shù)、參數(shù))不敏感而得到更廣泛的工程應(yīng)用.隨機(jī)系統(tǒng)控制理論研究隨機(jī)信號(hào)和噪聲的影響和消除，以克服統(tǒng)計(jì)的不確定性.最優(yōu)控制理論研究某些宏觀品質(zhì)指標(biāo)的優(yōu)化，而略去許多不確定的細(xì)節(jié).魯棒控制旨在設(shè)計(jì)一種在整個(gè)系統(tǒng)特性變化范圍均能正常工作的系統(tǒng).自適應(yīng)、自校正控制則可按系統(tǒng)特性變化隨時(shí)跟蹤調(diào)節(jié)控制參數(shù)，以保證其正常工作.模糊控制處理具“模糊性”的不確定因素.自尋最佳和學(xué)習(xí)控制均采用試探并分析已有反應(yīng)特性來(lái)改進(jìn)系統(tǒng)品質(zhì).利用各種人工智能或軟計(jì)算方法(包括神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、啟發(fā)式規(guī)則、演化算法等)的智能控制，可模仿人類處理復(fù)雜不確定問(wèn)題的經(jīng)驗(yàn)和技巧.目前，非線性控制實(shí)際上僅僅觸及千變?nèi)f化的非線性現(xiàn)象的一些特殊情形.從而可以認(rèn)為，整個(gè)控制理論基本上都是圍繞克服不確定 J陛這一目標(biāo)而展開的.

計(jì)算機(jī)和邏輯控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用引出了離散事件和混雜系統(tǒng)的控制理論，盡管它的理論基礎(chǔ)可以回溯到1938年創(chuàng)立的繼電開關(guān)電路的分析和邏輯設(shè)計(jì)理論，它在20世紀(jì)80年代的再次繁榮仍應(yīng)歸功于技術(shù)發(fā)展的需求和推動(dòng).離散事件和混雜系統(tǒng)處理的不僅僅是開關(guān)型和連續(xù)變量?jī)煞N控制范式的結(jié)合和應(yīng)用，也是復(fù)雜系統(tǒng)宏微觀層次定性與定量運(yùn)動(dòng)形態(tài)及其控制手段的綜合集成. 這里還要強(qiáng)調(diào)，它們實(shí)際上也符合智能控制的基本思路，如邏輯推理、知識(shí)和規(guī)則、啟發(fā)式搜索等，而且這些原則最后也都將歸結(jié)為描述定性行為的離散事件過(guò)程，并可用嚴(yán)格的理論和先進(jìn)的技術(shù)手段來(lái)實(shí)現(xiàn).

綜上所述，自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)可以概括為多方面的復(fù)雜性的綜合:

1. 控制對(duì)象復(fù)雜.包括大而復(fù)雜的多層次結(jié)構(gòu)，多種運(yùn)動(dòng)形態(tài)、關(guān)系復(fù)雜、規(guī)律不明等.

2. .環(huán)境條件復(fù)雜.未知、多變的各種干擾須用不同方法描述和處理.

3. .控制手段復(fù)雜.包括大型計(jì)算和通信設(shè)備，多種傳感技術(shù)，人和機(jī)器的交互等.

4. .控制問(wèn)題目標(biāo)要求，可用資源的代價(jià)和約束條件也是復(fù)雜的，它常常是更 大系統(tǒng)范圍綜合平衡的結(jié)果.

《自動(dòng)控制系統(tǒng):工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)(修訂版)》根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)工藝要求，以自動(dòng)控制理論為基礎(chǔ)，系統(tǒng)地介紹工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)和參數(shù)整定方法，以及在工業(yè)應(yīng)用中必須注意的有關(guān)問(wèn)題?！蹲詣?dòng)控制系統(tǒng):工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)(修訂版)》內(nèi)容十分豐富，并選編了較多的工程實(shí)例、思考題和習(xí)題，有利于讀者掌握和應(yīng)用?！蹲詣?dòng)控制系統(tǒng):工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)(修訂版)》是中央廣播電視大學(xué)電氣類及有關(guān)專業(yè)的教材。可供電力、冶金、石油化工、機(jī)械、輕紡、食品、建材、輕工和環(huán)保等部門從事工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化方面的工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)參考，也可作為大專院校有關(guān)專業(yè)師生的教學(xué)參考書。

ph自動(dòng)控制系統(tǒng)閾值控制

市售的最常見的pH自動(dòng)控制系統(tǒng)，提供了兩個(gè)由使用者設(shè)置的閾值。例如pH=6和pH=9。當(dāng)測(cè)得的pH值小于6時(shí)，堿加藥機(jī)開；pH大于6時(shí)，堿加藥機(jī)關(guān)；當(dāng)測(cè)得的pH值大于9時(shí)酸加藥機(jī)開，小于9時(shí)酸加藥機(jī)關(guān)。這類簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)一般不能對(duì)pH值實(shí)行有效的控制，相反會(huì)造成系統(tǒng)pH值強(qiáng)烈的震蕩。

ph自動(dòng)控制系統(tǒng)反饋控制

常規(guī)的反饋控制系統(tǒng)采用偏差值(ΔpH)經(jīng)過(guò)各種不同類型的控制規(guī)律的運(yùn)算后，作為控制的輸出。當(dāng)輸出與偏差之間成非線性關(guān)系時(shí)，控制系統(tǒng)需要加以非線性補(bǔ)償。但是，一般非線性補(bǔ)償只有在一定的范圍內(nèi)才有效。當(dāng)輸出與偏差間的非線性過(guò)于強(qiáng)烈時(shí)，一般的控制系統(tǒng)是無(wú)法勝任的。圖是文獻(xiàn)報(bào)道的一個(gè)pH值控制過(guò)程的真實(shí)記錄曲線。該過(guò)程設(shè)定的pH值是7.5。使用石灰作為堿添加劑，硫酸作為酸添加劑，由一個(gè)常規(guī)調(diào)節(jié)器組成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)輸出的記錄曲線顯示出系統(tǒng)的pH值強(qiáng)烈震蕩。

《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》（運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)）針對(duì)這些技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了全面的修訂。《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)》（運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)）包括直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)和交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)兩篇。編寫思路繼承了前兩版的特色，理論和實(shí)際相結(jié)合，應(yīng)用自動(dòng)控制理論解決電力拖動(dòng)控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)問(wèn)題，以控制規(guī)律為主線，由簡(jiǎn)入繁、由低及高地循序深入，主要論述了系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能，并發(fā)展了實(shí)用價(jià)值很高的工程設(shè)計(jì)方法。

《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（第3版）》是根據(jù)全國(guó)高等院校電工及自動(dòng)化類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)制定的教材規(guī)劃編寫的，是本教材的修訂第3版。自本書第2版1993年出版以來(lái)，有關(guān)的科學(xué)技術(shù)已經(jīng)取得了很大進(jìn)步，電力電子變換器以晶閘管為主的可控器件已逐步被功率開關(guān)器件所取代，變換技術(shù)也因此由相位控制轉(zhuǎn)變成脈寬調(diào)制（PWM）；模擬電子控制器已基本上讓位于數(shù)字電子控制器；交流以可調(diào)拖動(dòng)逐步取代直流拖動(dòng)已經(jīng)成為不爭(zhēng)的事實(shí)，交流拖動(dòng)控制技術(shù)本身也有不小的進(jìn)展。

《電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)：運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（第3版）》可作為高等學(xué)校電氣工程與自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)和自動(dòng)化專業(yè)的教材，也可供有關(guān)工程師和技術(shù)人員參考。