新型控制系统讲解

知识库可看作是一个存储器，它主要由规则库和数据库两 部分构成。
规则库存储着作为专家经验的判断性知识，用于问题 的推理和求解；
数据库用于存储问题的状态、特性以及当前的条件等， 供推理和解释机构使用。
知识库通过“知识获取”机构与领域专家相联系，形成 了专家系统与领域专家的人机接口。知识获取的过程， 即实现了知识库的修正更新，知识条目的测试、精炼等。
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耦合现象的产生。
当塔顶温度T1稳定在给定值T1o上，如果某种干扰使塔底 温度T2偏离给定值T2o，假设降低，那么T2C的输出P2必将 发生变化，其结果是蒸汽控制阀开大，但是Q2的增加，又 会导致T1升高。同理，当T1偏离T1o时，也会带动T2偏离 其给定值T2o。这是两个变量相互耦合的情况，如果这种耦 合严重，将影响到系统的正常运行。
2．减少与消除耦合的途径
1）选择正确的变量配对
2）调整控制器参数
3）减少控制回路
4）串接解耦装置
专家系统
1．专家系统的基本构成
专家系统是一种基于知识的系统，其内部存 有大量关于某一领域的专家水平的知识和经验， 具有解决专门问题的能力。
专家系统的主要功能取决于大量的知识以及 合理、完备的智能推理机构。
为了解决在被控对象的结构和参数存在不确定性时，系统仍 能自动地工作于最优或接近于最优的状态，就提出了自适应 控制，它是辨识技术与控制技术的结合。
自适应控制是建立在系统数学模型参数未知的基础上， 在控制系统运行过程中，系统本身不断测量被控系统 的参数或运行指标，根据参数或运行指标的变化，改 变控制参数或控制作用，以适应其特性的变化，保证 整个系统运行在最佳状态下。
3)ANSI/ISA S84.01-1996 是美国对于工业过程的安全系 统所制定的标准。它沿用了IEC61508 标准并保留了DIN V 19250标准，ANSI/SIA S84.01-1996标准不包括SIL 4这一最高级别。
2．安全系统的常用指标
1）平均故障间隔时间
平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure连续 工作时间的平均值。
根据其设计原理和结构的不同，主要包括： 增益调度自适应控制; 模型参考自适应控制系统; 自校正控制系统等。
解耦控制系统
1．系统的关联
目前的现场实际中，生产装置往往不再是单一的回 路控制，通常都需要设置若干个控制回路，才能对生产 过程中的多个被控变量进行准确、稳定地控制。由于回 路个数的增多，各控制回路之间就有可能存在某种程度 的相互关联和影响，从而构成多输入多输出（MIMO） 的耦合控制系统。
一个自适应控制系统至少应包含有以下三个部分：
一是具有一个检测或估计环节，目的是监视整个过程 和环境，并能对消除噪声后的检测数据进行分类。通 常是指对过程的输入、输出进行测量，进而对某些参 数进行实时估计。
二是具有衡量系统控制优劣的性能指标，并能够测量 或计算它们，以此来判断系统是否偏离最优状态。
三是具有自动调整控制器的控制规律或参数的能力。
3）软件模糊推理法
纯滞后补偿控制系统
纯滞后是工业生产过程中经常需要考虑和面对的问题。
附加纯滞后特性后，会使广义对象的可控程度明显降低。
当广义对象的纯滞后时间与其时间常数之比超过0.5时， 被称为大纯滞后过程，其难控程度随着滞后时间与整个动态 过程时间之比的增加而增加。
克服大纯滞后的方法 史密斯预估补偿控制
自适应史密斯预估补偿控制 观测补偿器控制、 采样控制、 内部模型控制(IMC) 达林算法
安全仪表系统
一、 安全仪表系统的基本概念
安全仪表系统 (Safety Interlocking System，SIS）， 也称紧急停车系统 (Emergency Shut Down System， ESD)，或仪表保护系统（IPS）是对石油化工等生产装置 可能发生的危险或不采取措施将继续恶化的状态进行自动 响应和干预，从而保障生产安全，避免造成重大人身伤害 及重大财产损失的控制系统。
由于对一个模糊控制来说，输入和输出都是精确的数值，而 模糊控制原理是采用人的思维，也就是按语言规则进行推理， 因此必须将输入数据变换成语言值，这个过程称为精确量的 模糊化，然后进行推理及控制规则的形成，最后将推理所得 结果变换成实际的一个精确的控制值，即清晰化。
2．模糊控制的几种方法
1）查表法
2）专用硬件模糊控制器
该系统中被控变量有两个，分别是塔顶温度T1 和塔底 温度T2；操作变量也有两个，即加热蒸汽流量Q2和回流 Q3。
T1C为塔顶温度控制器，其输出P1控制回流控制阀， 控制塔顶的回流量，实现对塔顶温度T1的控制。
T2C为塔底温度控制器，其输出P2控制再沸器加热蒸 汽控制阀，控制加热蒸汽流量Q2，实现对塔底温度T2的 控制。
1．安全等级及标准
安全仪表系统主要的通用安全标准
1)DIN V 19250 标准是德国的标准，在这个标准中建立 了一个概念：安全系统的设计等级必须符合生产过程现场 的危险性等级AK1～AK8（1～8级）。
2)IEC 61508 是国际电工委员会制定的国际标准。本标准 根据发生故障的可能性来分为4个SIL等级。
新型控制系统
李丽娟
自动化与电气工程学院
自适应控制系统
前面介绍过的控制系统，均指控制器有固定参数的系统。实 际上，复杂的工艺过程往往具有不确定性（如环境结构和参 数的未知性、时变性、随机性、突变性等）。
对于这类生产过程，采用之前介绍的常规控制方案往往不 能获得令人满意的控制效果，甚至还可能导致整个系统失控。
2．专家系统的特点
专家系统通过移植到计算机内的相应知识，模拟人类专 家的推理决策过程。这一人工智能处理方法与常规的软 件程序相比，具有如下的显著特征：
1）专家系统是一种知识信息处理系统。 2）专家系统具有高度灵活的问题求解能力。
3）专家系统具有启发性和透明性。
模糊控制系统
模糊控制的思想是将操作人员长期的实践经验加以总结和 描述，得到一种定性的控制规则，基于这些规则再进行模 糊推理，从而得到控制输出。