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人类的科学技术发展日益加速,各种交叉学科层出不穷,自动控制技术处在数学、计算机和机械的交叉学科位置上,体现了现代科学的发展水平。在实际应用中需要控制的对象越来越复杂,在控制对象中,通常人们对二阶及二阶以下认识较多,虽然三阶及高阶对象在现实控制中也较为常见,但大多数采用降阶或配置零极点的方式对对象进行控制,需要预先知道控制模型和零极点位置。由于传统控制未解决系统稳定性、准确性和快速性相互之间的矛盾,在调节参数时性能指标相互影响,不便于对高阶对象,尤其是不稳定对象的控制。在这种情况下,本文研究的二十七点控制器正是沿着将各种性能指标进行分解的思想,使得被控对象的控制策略更简单更具可操作性。
本研究主要内容包括:首先阐述了逻辑控制和泛布尔代数的概念,分析了二十七点控制器的数学基础,通过对比九点控制器的原理、命名方式和控制策略,引入偏差变化加速度的概念,提出二十七点控制器的原理、命名方式和控制策略。分析了二十七点控制器工况不可能在同一个控制对象中全部出现的原因,在典型的过阻尼系统、收敛系统、临界发散系统、不稳定系统中研究了起主要作用的工况,并提出了主导工况和一般工况的概念。传统九点和二十七点控制器均采用Simulink结构框图实现,作用力则单一采用增益的方式,对作用力的调整则简单为增大或减小增益,未能全部发挥出九点和二十七点控制器的控制效果。本文采用Matlab程序设计语言来实现二十七点控制器,实现被控量在上一作用力结束时的状态作为下一作用力开始时的状态,增加控制的精确度,同时,关键作用力可以采用其他高级控制策略实现(如PID控制、模糊控制等),使二十七点控制器的作用力更加灵活。最后,选取一个不稳定系统和一个非线性系统运用二十七点控制器进行控制。仿真实验结果表明,传统控制方法很难实现控制的被控对象,在二十七点控制器中可以方便的实现有效控制,控制指标理想。本文对二十七点控制器的原理进行了研究,结合仿真实验表明,二十七点控制器只要抓住主导工况,即可用简单方法对高阶不稳定系统进行有效控制。