廣義智能控制的穩(wěn)定魯棒性與容錯能力
韓忠旭
（中國電力科學(xué)研究院電力自動化研究所，北京100192）
摘 要：針對復(fù)雜受控對象對控制系統(tǒng)的要求越來越高，各種控制理論各有所長與不足，采用單一的控制理論和方法解決故障或局部失效對控制系統(tǒng)的影響，存在較多的困難這一問題。通過數(shù)學(xué)分析和邏輯推理，探索與闡述廣義智能控制的穩(wěn)定魯棒性和容錯能力。廣叉智能控制系統(tǒng)中容許存在某些類誤差，并以開放的設(shè)計理念兼收并蓄多種先進控制策略與方法，用以改善閉環(huán)控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標(biāo)，同時限制故障或局部失效對系統(tǒng)產(chǎn)生的不良影響。在火電單元機組的控制工程實踐中所取得的顯著效果，驗證了廣義智能控制具有較強的穩(wěn)定魯棒性和客錯能力。
關(guān)鍵詞：廣義智能控制；穩(wěn)定魯棒性；客錯；狀態(tài)反饋；ifo-kδx；pid
中圖分類號：tp 27 文獻標(biāo)識碼；a
1引言
控制科學(xué)中的復(fù)雜性，主要根源在于受控對象的非線性、非定常性、高維數(shù)和系統(tǒng)模式的非單一性。復(fù)雜受控對象對控制系統(tǒng)的要求越來越高，而各種控制理論各有所長與不足，這種情形導(dǎo)致了控制理論之間的相互滲透[24]縱及控制方法之間的相互融合，一方面反映出復(fù)雜受控對象對先進的、****的、及綜合型控制系統(tǒng)的需求。同時也是控制科學(xué)為適應(yīng)時
代的前進而需要不斷地更新與發(fā)展的必然結(jié)果。
文獻[19]提出了廣義智能控制的概念，由其定義可知，廣義智能控制的智能要素，除了經(jīng)驗、知識、直觀現(xiàn)象，還涵蓋了由抽象思維和邏輯推理所得到的命題、定理、推論以及數(shù)學(xué)方程、函數(shù)或模型等，為經(jīng)典控制、現(xiàn)代控制和狹義智能控制的有機融合，提供了一個共同的研究平臺，以便把人的智能與機器智能進行優(yōu)勢互補，有機結(jié)合，走人機結(jié)合、不同學(xué)派相結(jié)合的廣義智能控制的發(fā)展道路，進一步拓展控制理論研究與探索的空間。
本文通過數(shù)學(xué)分析和邏輯推理，探索與闡述廣義智能控制的穩(wěn)定魯棒性和容錯能力。
2 問題的工程背景
控制系統(tǒng)所工作的環(huán)境以及系統(tǒng)本身常常具有不確定性。馬克思在資本論序言中指出物理學(xué)家是在自然過程表現(xiàn)得最確實、最少受干擾的地方觀察自然過程的，或者，如有可能是在保證過程以其純粹形態(tài)進行的條件下從事實驗的，關(guān)肇直和黃琳都特別提到這一點。控制科學(xué)與物理學(xué)不同之處是其控制裝置總是在菲純化的環(huán)坑中工作的。文獻[1]進而指出：控制科學(xué)的研究必須針對非純化的環(huán)境，即必須討論不確定性對系統(tǒng)性能的影響和研究能適應(yīng)這種不確定性的控制器的研究與應(yīng)用，電力系統(tǒng)與熱工過程的建模、仿真及計算機控制系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)等方面的工作。
控制系統(tǒng)的穩(wěn)定魯棒性與容錯控制方法的研究一直是自控領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容之一。一些杰出的論著[22-28]對于未建模不確定性控制器和部件失效系統(tǒng)容鍺控制器的設(shè)計具有重要的指導(dǎo)意義。
文獻[22]所提出的狀態(tài)反饋容錯控制系統(tǒng)設(shè)計方法具有簡單、實用的優(yōu)點。文獻[23]討論了同時含未建模不確定性和執(zhí)行器失效的系統(tǒng)的魯棒控制器設(shè)計方法，所給出的控制律不但可實現(xiàn)對某些冗余執(zhí)行器失效的容錯，而且在正常和故障情況下閉環(huán)系統(tǒng)對不確定性也是魯棒的。
文獻[26]將魯棒故障檢測濾波器設(shè)計問題歸結(jié)為****化問題，通過求解riccati方程可得到魯棒故障檢測濾波器設(shè)計問題的****解。在共用同一狀態(tài)觀測器的情況下，將反饋控制器和魯棒故障檢測濾波器的集成設(shè)計問題歸結(jié)為兩目標(biāo)優(yōu)化問題，解決了同時滿足閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計要求和故障診斷系統(tǒng)魯棒性能的****集成設(shè)計問題。
文獻[27]分析了冷帶軋機產(chǎn)生壓下位置不同步的原因，在考慮系統(tǒng)參數(shù)不確定性和外部擾動情況下，將魯棒動態(tài)輸出反饋控制理論應(yīng)用到軋機兩側(cè)壓下位置同步控制系統(tǒng)的設(shè)計。所設(shè)計的魯棒動態(tài)反饋同步控制器，可以在存在不確定的參數(shù)和外負載擾動的情況下實現(xiàn)同步控制。
文獻[28]在故障估計的基礎(chǔ)上，提出了動態(tài)輸出反饋容錯控制的設(shè)計方法，避免了基于觀測器的狀態(tài)反饋容錯控制的設(shè)計難點。同時，故障診斷觀測器和輸出反饋容錯控制是分開設(shè)計的，并且又考慮了各自的性能，簡化了設(shè)計過程。
線性系統(tǒng)理論。重要性在于它的基礎(chǔ)性，其大量的概念、方 |
