随着科学技术的日益发展,控制的对象也变得越来越复杂,对控制的精度要求和控制性能的要求也日益提高,那些传统的控制方法已经无法满足现在的控制要求,因此需要提出更为先进,有效,合理的控制方法。但是在实际系统研究中,存在着许许多多各种各样的难以克服的困难,因此,在实验室对控制器进行基础性的研究和试验显得尤为重要。然而球杆系统就是这样一个理想的实验模型。球杆系统是一种典型的多输入多输出的耦合系统;通过对球杆系统控制方法的研究,可以对自动控制原理中很多的控制理论以及控制方式进行验证,就探索复杂的系统的控制方式,解决控制过程当中出现的系统的稳定性问题、鲁棒性等问题而言,球杆系统都有着重要的意义。38740
球杆系统的控制方法中,比较常见的传统控制方法有最优鲁棒控制器,PID控制器,最优瞬态控制器等等。
中国人民解放军装甲兵技术学曾提出过使用自适性神经网络控制器来对球杆系统进行控制。与传统的PID控制的方法相比,自适性神经网络控制器具有收敛迅速、稳定性高、受权值初值影响小等特点。论文网
中国科学院也曾发表过球杆系统的联网非线性控制法,结合网络预测控制方案,联网的非线性模型预测控制方法被引入,它可以补偿网络诱导时延和分组丢失,并用在所述球杆系统的联网的控制中。模拟结果证实了它的性能。当遇上一个随机网络诱导时延的上界比一个取样周期大时,系统还是能很稳定[1]。在实际的网络中进行的模拟说明了该方法的可用性。
印度理工学院也提出过使用模型参考自适应控制系统配合使用MIT规则的球杆系统的实时控制方法,本方法采用麻省理工梯度理论规则: 对需要的自适应控制器的一个或多个参数进行调整,以使装置能跟踪参考模型。球杆系统的线性化模型的控制器在MATLAB中进行设计,所设计的控制器则应用于球杆系统的实时控制。在Simulink和MATLAB上的仿真显示了所设计的自适应控制器性能良好[2]。
发展趋势
模糊控制理论在控制领域当中位于一种非常有前途的分支中,在工程上也取得了相当之多的成功应用。1974年,E.H.Mamdani首次把模糊控制理论应用在了锅炉和蒸汽机的控制当中,当时便取得了相当满意的控制结果;随后,J.J.Oster二世有把模糊控制应用在了热交换器和水泥窖的生产之中,其结果也令人满意;之后M.Sugeno又将模糊控制用于汽车的控制之中,并且取得了很好的效果。
80年代末,在日本兴起了一次模糊控制技术的高潮,模糊控制被广泛的应用于各个领域。模糊控制在许多实际控制系统中也得到了广泛应用,例如工业控制过程中的铸铁退火炉温度控制系统、蒸汽发生装置控制系统、炼油厂催化炉控制系统、合金钢冶炼控制系统等。另外,模糊控制也被应用于污水处理、航天飞行器的控制、热交换过程控制、病人血压调整、机器人控制、核反应堆控制、电梯群控制、肌肉麻醉控制、吊车自动控制异步电动机控制等系统中[3]。日常家用电器产品中,模糊控制的应用也相当的普遍,如用控制水温时也使用模糊控制系统。
模糊控制虽然已经取得不少的研究成果, 而且也被广泛地应用于生产实践中, 但模糊控制的发展历史还不长, 理论上的系统性和完善性、技术上的成熟性和规范性都还是远远不够的, 尤其是模糊控制与其他智能化控制方法相结合的控制方法, 还有待于人们在实践中得到验证和进一步的提高。
除此外, 模糊控制在理论和应用方面还应在以下方向加强研究:
(1) 易于控制并且能消除静态控制偏差的模糊PID 控制器, 且尽量减少可调参数, 最好控制在三个以内;
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