文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2012)04-0070-03
加熱爐網(wǎng)絡控制系統(tǒng)是指加熱爐經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)形成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。網(wǎng)絡控制系統(tǒng)具有一系列獨特的優(yōu)點:它能實現(xiàn)遠距離的控制與監(jiān)視；可利用互聯(lián)網(wǎng)上豐富的信息資源,能增強控制系統(tǒng)的功能；特別是,隨著各種移動通信網(wǎng)接入到互聯(lián)網(wǎng)絡后,能實現(xiàn)控制系統(tǒng)的特殊功能。此外,還能簡化控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu),降低成本,靈活性好,適應性強。因此,網(wǎng)絡控制系統(tǒng)已成為當今控制系統(tǒng)發(fā)展的新方向。
雖然網(wǎng)絡控制系統(tǒng)存在著種種的優(yōu)越性,但也存在明顯的不足。主要缺點是：由于網(wǎng)絡的分時、復用、且?guī)捰邢?網(wǎng)絡中信息的傳輸會產(chǎn)生延時,而且延時的長短與網(wǎng)絡的協(xié)議、傳輸量、傳輸距離和傳輸時間等諸多因素有關(guān),具有明顯的不確定性、時變性和隨機性,不僅給控制系統(tǒng)的建模、控制、優(yōu)化帶來了很大的困難,而且會影響控制系統(tǒng)的運行性能[1-2]。本文針對網(wǎng)絡控制系統(tǒng)存在的不足,為使加熱爐爐溫得到精確快速的控制,著重研究幾個方面：
(1)采用時間戳BP神經(jīng)網(wǎng)絡對不確定、時變的延時進行在線、實時的預測；使不確定系統(tǒng)變換成確定性系統(tǒng)來處理；
(2)采用預測的延時值,建立了加熱爐網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的頻域和離散狀態(tài)方程數(shù)學模型；
(3)為了加快具有大熱慣性加熱爐的溫度動態(tài)響應,采用無穩(wěn)態(tài)誤差、快速響應的最少拍數(shù)字控制策略,給出了控制器的設計方法；最后,給出仿真結(jié)果,驗證了提出控制算法的有效性。
3 仿真研究
3.1 被試加熱爐的技術(shù)數(shù)據(jù)
被試加熱爐型號:SX2-4-10；時間常數(shù):Th=300 s；延時時間:90 s；系統(tǒng)放大倍數(shù):K=7.5。
3.2 仿真結(jié)果及結(jié)論
仿真結(jié)果如圖3所示。
在圖3中,曲線1、2分別表示采樣周期為60 s與120 s時的單位階躍響應特性。由圖可見，系統(tǒng)具有最少拍響應特性,即系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為零，過渡過程時間最短，系統(tǒng)輸出僅滯后輸入信號一個采樣周期。并且，當采樣周期縮短時,系統(tǒng)過渡過程時間也相應減少。但必須指出，當采樣周期縮短到一定值時,由于系統(tǒng)的輸入信號幅值有限(系統(tǒng)的能量有限),系統(tǒng)輸出不能服從最少拍響應規(guī)律。
參考文獻
[1] HU S, Yan Weiyong.Stability of networked control systems subject to input and output packet loss[C]. Decision and Control 2009 hold jointly with the 2009 28th Chinese Control Conference CDC/CCC 2009,15-18, Dec.2009.
[2] Wang Xinlan, Fei Chunguo, Han Zhengzhi. Adaptive predictive functional control for networked control systems with random delays[J]. International Journal of Automation and Computing, 2011,8(1):62-68.
[3] Liu Yi, Sun hexu. Time-stamped multivariable generalized predictive control of network control systems[C]. Computer Design and Applications (ICCDA) International Conference, Volume.3, 2010:211-215.
[4] Rees D. Networked predictive control of internet/intranet Based Systems[C]. 第25屆中國控制會議論文集(下冊), 2006.
[5] 項國波. 時滯系統(tǒng)優(yōu)化控制 [M].北京:中國電力出版社, 2008.