智能建筑相關(guān)技術(shù)-現(xiàn)代控制技術(shù)

現(xiàn)代控制技術(shù)課前導(dǎo)入隨著電氣工程系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用，傳統(tǒng)的控制理論已經(jīng)無法很好地適應(yīng)電氣工程的需求?，F(xiàn)代控制理論的深入研究，為電氣工程自動化的進(jìn)一步發(fā)展提供了技術(shù)上的可能。通過對現(xiàn)代控制理論中智能控制、模糊控制、非線性控制技術(shù)的應(yīng)用分析，可以改進(jìn)傳統(tǒng)電氣控制的不足，實現(xiàn)現(xiàn)代控制技術(shù)的普遍應(yīng)用。課前導(dǎo)入電氣系統(tǒng)的智能控制智能控制是電氣自動化的關(guān)鍵節(jié)點。當(dāng)前，電氣系統(tǒng)中智能控制的應(yīng)用十分廣泛。電氣系統(tǒng)的智能控制應(yīng)用范圍對電氣系統(tǒng)開關(guān)量、系統(tǒng)模擬量等方面的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集和處理對電氣系統(tǒng)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實時監(jiān)測和控制對電氣系統(tǒng)故障進(jìn)行記錄、在線診斷及緊急處理等電氣系統(tǒng)的智能控制電氣系統(tǒng)的智能控制01控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計電氣設(shè)備控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，是智能控制應(yīng)用中的重要內(nèi)容之一，是對現(xiàn)代控制理論與控制經(jīng)驗統(tǒng)一結(jié)合的先進(jìn)控制技術(shù)，也是基于遺傳算法的一種優(yōu)化搜索。在傳統(tǒng)的電氣設(shè)備和產(chǎn)品設(shè)計中，主要通過對以往產(chǎn)品設(shè)計的經(jīng)驗和不足進(jìn)行總結(jié)，再通過大量的試驗手段進(jìn)行驗證。這種設(shè)計方式工作量大、效率低下，最重要的是沒有相應(yīng)的理論支持，得到的優(yōu)化設(shè)計方案并不十分科學(xué)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其輔助設(shè)計在電氣產(chǎn)品中的大規(guī)模開展，為現(xiàn)代控制技術(shù)與理論的深入應(yīng)用提供了技術(shù)保障，工程師通過計算機(jī)輔助系統(tǒng)實現(xiàn)從產(chǎn)品構(gòu)思、設(shè)計、制作的全過程優(yōu)化，產(chǎn)品的控制性能實現(xiàn)了質(zhì)的飛越，同時大大降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。電氣系統(tǒng)的智能控制02控制系統(tǒng)的故障診斷控制產(chǎn)品和系統(tǒng)的故障表現(xiàn)為非線性，并具有隨機(jī)性和復(fù)雜性等特點，傳統(tǒng)的故障檢測手段難以真正實現(xiàn)實時、準(zhǔn)確地辨別和判斷故障發(fā)生點。在故障診斷技術(shù)中引入智能控制，使故障診斷的精度大為提高，縮短故障處理時間，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的可靠性。例如：在大型電機(jī)的控制系統(tǒng)中，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊邏輯以及專家系統(tǒng)，對智能技術(shù)在故障檢測和診斷過程中的模糊性有效保留，也將神經(jīng)網(wǎng)路對故障檢測的高靈敏度得到充分發(fā)揮，使控制系統(tǒng)對故障精確診斷極大提高。模糊控制技術(shù)目前，絕大多數(shù)的電機(jī)調(diào)速控制采用PID控制技術(shù)。PID控制技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，生產(chǎn)實踐中應(yīng)用極為廣泛。模糊控制技術(shù)其次首先最后根據(jù)系統(tǒng)接收到的信息量進(jìn)行模糊化，并將信息量進(jìn)行語言轉(zhuǎn)化輸入到模糊量的模糊子集中。擬定相應(yīng)的模糊控制規(guī)則，利用適應(yīng)條件內(nèi)的模糊關(guān)系來確定需測試的模糊量身份。由輸出系統(tǒng)將最終的計算判決，轉(zhuǎn)換為精確的信息值報告給上一級處理系統(tǒng)。01基于簡單模糊控制器的速度控制——————在電氣系統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)的控制中，實現(xiàn)模糊控制需要設(shè)計模糊控制器，通過一定算法實現(xiàn)語言控制。模糊控制技術(shù)應(yīng)用對象廣泛優(yōu)勢PID參數(shù)的模糊增益調(diào)節(jié)能夠面對不同的對象操作。模糊PID控制器的這一特點，為電機(jī)傳動系統(tǒng)提供了無可比擬的優(yōu)勢，電機(jī)傳動可以更加簡便，同時，由雙環(huán)組成的控制器還具有超調(diào)小、響應(yīng)迅速的特點，受電機(jī)調(diào)節(jié)參數(shù)的影響微乎其微，運(yùn)行穩(wěn)定性大大提高。02模糊PID控制器在調(diào)速中的應(yīng)用——————模糊PID控制是通過模糊控制法在線調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù)，繼而使電氣系統(tǒng)處于最優(yōu)的狀態(tài)。在由DSP模糊單片機(jī)組成的PI控制器模糊控制器利用模糊控制器反映系統(tǒng)的參數(shù)波動而輸出變量，并不需要通過測量電機(jī)及逆變部分的精確參數(shù)。模糊控制技術(shù)03基于自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)、自組織模糊控制器的速度控制——————基于自適應(yīng)、自組織、自學(xué)習(xí)的模糊控制可以根據(jù)現(xiàn)場的實際變化，及時作出自動調(diào)整、修改和完善模糊控制的參數(shù)與規(guī)則，能夠使模糊控制系統(tǒng)的控制功能持續(xù)改進(jìn)，不斷地升級，從而達(dá)到最終對系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。非線性控制非線性控制理論在電氣工程自動化中已經(jīng)應(yīng)用十分廣泛，并取得了一定成果。但實際上，線性控制技術(shù)是通過對電氣產(chǎn)品工作中局部線性的穩(wěn)定來進(jìn)行模型簡化設(shè)計的，對電氣產(chǎn)品和設(shè)備本身固有的非線性特征未予考慮，始終存在著較大的控制漏洞。漏洞2漏洞1系統(tǒng)運(yùn)行變量難測量線性控制要依靠產(chǎn)品運(yùn)行中反饋的狀態(tài)變量來實現(xiàn)控制，而在系統(tǒng)運(yùn)行中有很多變量的測量并不是件容易的事。非系統(tǒng)狀態(tài)變量難把控像機(jī)端電壓并不屬于系統(tǒng)狀態(tài)變量，通過加權(quán)系數(shù)綜合考慮多因素雖能在一定程度改善動態(tài)品質(zhì)，但電壓反饋增益不足，并不能完全滿足電壓調(diào)節(jié)要求。非線性控制非線性控制對電氣工程領(lǐng)域發(fā)展的意義電氣系統(tǒng)控制領(lǐng)域依然存在許多的重大技術(shù)難題。但我相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些難題總將被克服。電氣工程在各領(lǐng)域發(fā)展的同時，也對其控制技術(shù)提出了更高的要求，實踐中需要出現(xiàn)基于非線性控制理論，可以彌補(bǔ)線性控制技術(shù)的不足。非線性控制現(xiàn)代控制技術(shù)未來發(fā)展趨勢現(xiàn)代控制技術(shù)在在未來的發(fā)展趨勢未來發(fā)展趨勢信息技術(shù)與控制技術(shù)的結(jié)合進(jìn)入21世紀(jì)的控制系統(tǒng)呈現(xiàn)兩個主要特征：一是在自動化與工業(yè)控制中需要更深層次地滲透通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。另一方面是在通信網(wǎng)絡(luò)的管理與控制中也要求更多地采用控制理論與策略?！熬W(wǎng)上控制”和“控制入網(wǎng)”將是21世紀(jì)工業(yè)控制的一個動向。01未來發(fā)展趨勢虛擬現(xiàn)實與控制技術(shù)的結(jié)合借助虛擬現(xiàn)實技術(shù)能使操作人員“如實”地操縱各種設(shè)備或進(jìn)行“現(xiàn)場”培訓(xùn)。計算機(jī)仿真技術(shù)亦具有與此相類似的功能。這樣，不僅能獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，節(jié)省大量資金與時間，并可避免發(fā)生生產(chǎn)中的各種工傷事故。把它們用于工業(yè)控制就產(chǎn)生了虛擬制造系統(tǒng)。02未來發(fā)展趨勢集成控制技術(shù)在自動化技術(shù)、信息技術(shù)與各種生產(chǎn)技術(shù)基礎(chǔ)上，由工業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)將工廠全部生產(chǎn)活動所需的信息與各分散的自動化系統(tǒng)，有機(jī)地集成起來，構(gòu)成一個能適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境不確定性與市場需求多變性的柔性智能生產(chǎn)系統(tǒng)，如以離散事件為特征的計算機(jī)集成制造系統(tǒng)。03集成控制要根據(jù)總體目標(biāo)，采用成熟技術(shù)及產(chǎn)品，促進(jìn)學(xué)科交叉，從工業(yè)控制作為集成自動化的基礎(chǔ)必須考慮到集成的需求與環(huán)境。開放式系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化模塊化設(shè)計軟件重構(gòu)性聯(lián)網(wǎng)能力統(tǒng)一人機(jī)界面等PLC控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)：是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎(chǔ)上引入了微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而形成的一代新型工業(yè)控制裝置。PLC控制系統(tǒng)是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等特點。目的特點未來發(fā)展趨勢PLC內(nèi)部工作方式一般是采用循環(huán)掃描工作方式，在一些大、中型的PLC中增加了中斷工作方式。當(dāng)用戶將用戶程序調(diào)試完成后，通過編程器將其程序?qū)懭隤LC存儲器中，同時將現(xiàn)場的輸入信號和被控制的執(zhí)行元件相應(yīng)的連接在輸入模塊的輸入端和輸出模塊的輸出端，接著將PLC工作方式選擇為運(yùn)行工作方式，后面的工作就由PLC根據(jù)用戶程序去完成，概述圖是PLC執(zhí)行過程框圖。PL