广义智能控制的稳定鲁棒性与容错能力
韩忠旭
(中国电力科学研究院电力自动化研究所,北京100192)
摘 要:针对复杂受控对象对控制系统的要求越来越高,各种控制理论各有所长与不足,采用单一的控制理论和方法解决故障或局部失效对控制系统的影响,存在较多的困难这一问题。通过数学分析和逻辑推理,探索与阐述广义智能控制的稳定鲁棒性和容错能力。广叉智能控制系统中容许存在某些类误差,并以开放的设计理念兼收并蓄多种先进控制策略与方法,用以改善闭环控制系统的动态性能指标,同时限制故障或局部失效对系统产生的不良影响。在火电单元机组的控制工程实践中所取得的显著效果,验证了广义智能控制具有较强的稳定鲁棒性和客错能力。
关键词:广义智能控制;稳定鲁棒性;客错;状态反馈;ifo-kδx;pid
中图分类号:tp 27 文献标识码;a
1引言
控制科学中的复杂性,主要根源在于受控对象的非线性、非定常性、高维数和系统模式的非单一性。复杂受控对象对控制系统的要求越来越高,而各种控制理论各有所长与不足,这种情形导致了控制理论之间的相互渗透[24]纵及控制方法之间的相互融合,一方面反映出复杂受控对象对先进的、****的、及综合型控制系统的需求。同时也是控制科学为适应时
代的前进而需要不断地更新与发展的必然结果。
文献[19]提出了广义智能控制的概念,由其定义可知,广义智能控制的智能要素,除了经验、知识、直观现象,还涵盖了由抽象思维和逻辑推理所得到的命题、定理、推论以及数学方程、函数或模型等,为经典控制、现代控制和狭义智能控制的有机融合,提供了一个共同的研究平台,以便把人的智能与机器智能进行优势互补,有机结合,走人机结合、不同学派相结合的广义智能控制的发展道路,进一步拓展控制理论研究与探索的空间。
本文通过数学分析和逻辑推理,探索与阐述广义智能控制的稳定鲁棒性和容错能力。
2 问题的工程背景
控制系统所工作的环境以及系统本身常常具有不确定性。马克思在资本论序言中指出物理学家是在自然过程表现得最确实、最少受干扰的地方观察自然过程的,或者,如有可能是在保证过程以其纯粹形态进行的条件下从事实验的,关肇直和黄琳都特别提到这一点。控制科学与物理学不同之处是其控制装置总是在菲纯化的环坑中工作的。文献[1]进而指出:控制科学的研究必须针对非纯化的环境,即必须讨论不确定性对系统性能的影响和研究能适应这种不确定性的控制器的研究与应用,电力系统与热工过程的建模、仿真及计算机控制系统的应用技术等方面的工作。
控制系统的稳定鲁棒性与容错控制方法的研究一直是自控领域的重要研究内容之一。一些杰出的论著[22-28]对于未建模不确定性控制器和部件失效系统容锗控制器的设计具有重要的指导意义。
文献[22]所提出的状态反馈容错控制系统设计方法具有简单、实用的优点。文献[23]讨论了同时含未建模不确定性和执行器失效的系统的鲁棒控制器设计方法,所给出的控制律不但可实现对某些冗余执行器失效的容错,而且在正常和故障情况下闭环系统对不确定性也是鲁棒的。
文献[26]将鲁棒故障检测滤波器设计问题归结为****化问题,通过求解riccati方程可得到鲁棒故障检测滤波器设计问题的****解。在共用同一状态观测器的情况下,将反馈控制器和鲁棒故障检测滤波器的集成设计问题归结为两目标优化问题,解决了同时满足闭环控制系统设计要求和故障诊断系统鲁棒性能的****集成设计问题。
文献[27]分析了冷带轧机产生压下位置不同步的原因,在考虑系统参数不确定性和外部扰动情况下,将鲁棒动态输出反馈控制理论应用到轧机两侧压下位置同步控制系统的设计。所设计的鲁棒动态反馈同步控制器,可以在存在不确定的参数和外负载扰动的情况下实现同步控制。
文献[28]在故障估计的基础上,提出了动态输出反馈容错控制的设计方法,避免了基于观测器的状态反馈容错控制的设计难点。同时,故障诊断观测器和输出反馈容错控制是分开设计的,并且又考虑了各自的性能,简化了设计过程。
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