1、流體機械控制在工業(yè)中的應用摘要：流體機械及系統(tǒng)控制是在電氣工程和流體機械工程的基礎上發(fā)展起來的，是控制技術(shù)的重要分支，是能源與動力工程領域廣義流體控制的重要組成部分。本文介紹了流體機械控制的基本概念與理論以及其在工業(yè)控制中的應用。關(guān)鍵詞：流體機械控制、經(jīng)典控制理論、PID、溫度控制、液位控制、風力發(fā)電機控制1、引言流體機械在國民經(jīng)濟的各部門和社會生活各領域都得到極廣泛的應用，而且技術(shù)越發(fā)展，流體機械的應用也就越廣泛、作用越大?，F(xiàn)代電力工業(yè)中，絕大部分發(fā)電量是由葉片式流體機械（汽輪機和水輪機）承擔的，其中汽輪機約占3/4，水輪機約占1/4。總用電量中，約1/3是用于驅(qū)動風機、壓縮機和水泵的。流體

2、控制工程在提升民用、軍用動力裝置的自動化水平和安全可靠性方面發(fā)揮了不可替代的重要作用，例如水力發(fā)電、熱力發(fā)電、核能發(fā)電、風力發(fā)電、太陽能發(fā)電等。2、基本概念控制：對被控對象施加某種操作，使其完成所期望的行為。自動控制：由控制裝置自動完成某種操作，無須人的直接參與。自動控制系統(tǒng)：是指能夠?qū)Ρ豢貙ο蟮墓ぷ骰蜻\動狀態(tài)進行自動控制的系統(tǒng)。一般由控制裝置和被控對象組成。被控制對象是指那些要求實現(xiàn)自動控制的機器、設備或生產(chǎn)過程。控制裝置是指對被控對象起控制作用的設備總體?？刂普摚宏P(guān)于控制原理和控制方法的學科研究事物變化和發(fā)展的一般規(guī)律?？刂迫兀罕豢貙ο蟆⒖刂颇繕?、控制裝置開環(huán)系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，

3、容易設計和調(diào)整以及成本較低的優(yōu)點，對那些負載恒定，擾動小，控制精度要求不高的實際系統(tǒng)，是有效的控制方式。閉環(huán)系統(tǒng)：由于增加了檢測裝置和反饋環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)較復雜，成本有所增加；但它提高了系統(tǒng)的控制精度和抗干擾能力；同時負反饋對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響。時間響應：所謂系統(tǒng)的時間響應及其組成就是指描述系統(tǒng)的微分方程的解及其組成，他們完全反映了系統(tǒng)本身的固有特性與系統(tǒng)在輸入作用下的動態(tài)歷程誤差：誤差客觀存在，期望輸出與實際輸出之差即為誤差頻率響應：線性定常系統(tǒng)在諧波輸入作用下的穩(wěn)態(tài)響應頻域特征量：表征系統(tǒng)動態(tài)性能的頻域性能指標。經(jīng)典控制理論:自動控制理論中建立在頻率響應法和根軌跡法基礎上的一個分支。經(jīng)典控制

4、理論的研究對象是單輸入、單輸出的自動控制系統(tǒng)，特別是線性定常系統(tǒng)。經(jīng)典控制理論的特點是以輸入輸出特性（主要是傳遞函數(shù)）為系統(tǒng)數(shù)學模型，采用頻率響應法和根軌跡法這些圖解分析方法，分析系統(tǒng)性能和設計控制裝置。經(jīng)典控制理論的數(shù)學基礎是拉普拉斯變換，占主導地位的分析和綜合方法是頻率域方法。 由于經(jīng)典控制理論只適用于單輸入、單輸出的線性定常系統(tǒng)，只注重系統(tǒng)的外部描述而忽視系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)。因而在實際應用中有很大局限性?，F(xiàn)代控制理論：隨著航天事業(yè)和計算機的發(fā)展，20世紀60年代初，在經(jīng)典控制理論的基礎上，以線性代數(shù)理論和狀態(tài)空間分析法為基礎的現(xiàn)代控制理論迅速發(fā)展起來。大系統(tǒng)理論：20世紀70年代開始，現(xiàn)代控

5、制理論繼續(xù)向深度和廣度發(fā)展，出現(xiàn)了一些新的控制方法和理論。如：現(xiàn)代頻域方法：以傳遞函數(shù)矩陣為數(shù)學模型，研究線性定常多變量系統(tǒng)；自適應控制理論和方法：以系統(tǒng)辨識和參數(shù)估計為基礎，在實時辨識基礎上在線確定最優(yōu)控制規(guī)律；魯棒控制方法：在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和其它性能基礎上，設計不變的魯棒控制器，以處理數(shù)學模型的不確定性。智能控制:智能控制的概念和原理主要是針對被控對象、環(huán)境、控制目標或任務的復雜性提出來的；它的指導思想是依據(jù)人的思維方式和處理問題的技巧，解決那些目前需要人的智能才能解決的復雜的控制問題，是人工智能在控制上的應用。被控對象的復雜性體現(xiàn)為:模型的不確定性，高度非線性，分布式的傳感器和執(zhí)行器，動

6、態(tài)突變，多時間標度，復雜的信息模式，龐大的數(shù)據(jù)量，以及嚴格的特性指標等。智能控制是驅(qū)動智能機器自主地實現(xiàn)其目標的過程，對自主機器人的控制就是典型的例子而環(huán)境的復雜性則表現(xiàn)為變化的不確定性和難以辨識。3、基本理論與方法數(shù)學模型：描述系統(tǒng)輸入、輸出變量以及內(nèi)部各變量之間關(guān)系的數(shù)學表達式。一般應根據(jù)系統(tǒng)的實際結(jié)構(gòu)參數(shù)及計算所要求的精度忽略去一些次要因素，使模型既能反映系統(tǒng)的動態(tài)特性，又能簡化分析、計算。表示方法：微分方程、傳遞函數(shù)、動態(tài)結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)是經(jīng)典理論中對線性系統(tǒng)進行研究、分析與綜合的基本數(shù)學工具。復數(shù)域中描述系統(tǒng)特性的數(shù)學模型基于拉式變換，將時域函數(shù)變換為復頻域函數(shù)：時域

7、的微分、積分運算簡化為代數(shù)運算，減少了計算量，導出的頻率特性具有明顯的物理意義。傳遞函數(shù) transfer function 零初始條件下線性系統(tǒng)響應（即輸出）量的拉普拉斯變換（或z變換）與激勵（即輸入）量的拉普拉斯變換之比。記作G（s）=Y（s）/U（s），其中Y（s）、U（s)分別為輸出量和輸入量的拉普拉斯變換。傳遞函數(shù)是描述線性系統(tǒng)動態(tài)特性的基本數(shù)學工具之一，經(jīng)典控制理論的主要研究方法頻率響應法和根軌跡法都是建立在傳遞函數(shù)的基礎之上。系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與描述其運動規(guī)律的微分方程是對應的。可根據(jù)組成系統(tǒng)各單元的傳遞函數(shù)和它們之間的聯(lián)結(jié)關(guān)系導出整體系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，并用它分析系統(tǒng)的動態(tài)特性、穩(wěn)定性

8、，或根據(jù)給定要求綜合控制系統(tǒng)，設計滿意的控制器。以傳遞函數(shù)為工具分析和綜合控制系統(tǒng)的方法稱為頻域法。它不但是經(jīng)典控制理論的基礎，而且在以時域方法為基礎的現(xiàn)代控制理論發(fā)展過程中，也不斷發(fā)展形成了多變量頻域控制理論，成為研究多變量控制系統(tǒng)的有力工具。傳遞函數(shù)中的復變量s在實部為零、虛部為角頻率時就是頻率響應。傳遞函數(shù)概念的適用范圍限于線性常微分方程系統(tǒng).當然，在這類系統(tǒng)的分析和設計中，傳遞函數(shù)方法的應用是很廣泛的。下面是有關(guān)傳遞函數(shù)的一些重要說明（下列各項說明中涉及的均為線性常微分方程描述的系統(tǒng)）：1. 系統(tǒng)的傳遞函數(shù)是一種數(shù)學模型，它表示聯(lián)系輸出變量與輸入變量的微分方程的一種運算方法；2. 傳遞

9、函數(shù)是系統(tǒng)本身的一種屬性，它與輸入量或驅(qū)動函數(shù)的大小和性質(zhì)無關(guān)；3. 傳遞函數(shù)包含聯(lián)系輸入量與輸出量所必需的單位，但是它不提供有關(guān)系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)的任何信息（許多物理上完全不同的系統(tǒng)，可以具有相同的傳遞函數(shù)，稱之為相似系統(tǒng)）；4. 如果系統(tǒng)的傳遞函數(shù)已知，則可以針對各種不同形式的輸入量研究系統(tǒng)的輸出或響應，以便掌握系統(tǒng)的性質(zhì)；5. 如果不知道系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，則可通過引入已知輸入量并研究系統(tǒng)輸出量的實驗方法，確定系統(tǒng)的傳遞函數(shù).系統(tǒng)的傳遞函數(shù)一旦被確定，就能對系統(tǒng)的動態(tài)特性進行充分描述，它不同于對系統(tǒng)的物理描述；6. 用傳遞函數(shù)表示的常用連續(xù)系統(tǒng)有兩種比較常用的數(shù)學模型。頻率響應法：頻率響應法是二十

10、世紀三十年代發(fā)展起來的一種經(jīng)典工程實用方法,是一種利用頻率特性進行控制系統(tǒng)分析的圖解方法,可方便地用于控制工程中的系統(tǒng)分析與設計。頻率法用于分析和設計系統(tǒng)有如下優(yōu)點：（1）不必求解系統(tǒng)的特征根，采用較為簡單的圖解方法就可研究系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于頻率響應法主要通過開環(huán)頻率特性的圖形對系統(tǒng)進行分析，因而具有形象直觀和計算量少的特點。（2）系統(tǒng)的頻率特性可用實驗方法測出。頻率特性具有明確的物理意義，它可以用實驗的方法來確定，這對于難以列寫微分方程式的元部件或系統(tǒng)來說，具有重要的實際意義。（3）可推廣應用于某些非線性系統(tǒng)。頻率響應法不僅適用于線性定常系統(tǒng)，而且還適用于傳遞函數(shù)中含有延遲環(huán)節(jié)的系統(tǒng)和部分非

11、線性系統(tǒng)的分析。（4）用頻率法設計系統(tǒng)，可方便設計出能有效抑制噪聲的系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)穩(wěn)定性：定義，控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義有很多種，比較典型的說法兩種：1)、由俄羅斯學者李雅普諾夫首先提出的平衡狀態(tài)穩(wěn)定性。2)、系統(tǒng)的運動穩(wěn)定性。對于線性控制系統(tǒng)而言，這兩種說法是等價的。根據(jù)李雅普諾夫穩(wěn)定性理論，線性控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性可以定義如下：若線性控制系統(tǒng)在初始擾動的影響下，其過渡過程隨著時間的推移逐漸衰減并趨于零則稱該系統(tǒng)為漸進穩(wěn)定，簡稱為穩(wěn)定；若反之，在初始擾動影響下，系統(tǒng)的過渡過程隨時間的推移而發(fā)散，則稱為系統(tǒng)不穩(wěn)定。有上述穩(wěn)定性的定義可知，線性系統(tǒng)穩(wěn)定性的充分條件是：閉環(huán)系統(tǒng)的特征方程的根都具有負實部

12、，或者說閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點均位于左半S開平面。系統(tǒng)穩(wěn)定性分析方法在經(jīng)典控制理論中，常用時域分析法、復域分析法或者頻域分析法來分析控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。不同的方法使用的范圍不同，在不同的條件下，選取合適的方法能夠取到事半功倍的功效。時域分析法，在經(jīng)典控制理論中，時域分析法是一種直接在時間域中對系統(tǒng)進行穩(wěn)定性分析的方法，具有直觀、準確的優(yōu)點，并且可以提供時間相應的全部信息。不過在時域分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性時，必須研究在輸入信號作用下，當時間趨于無窮時，其時域響應曲線必須是衰減的。復域分析法在復域中進行系統(tǒng)穩(wěn)定性分析，尤其當系統(tǒng)參數(shù)K變化時，選定合適的參數(shù)范圍使系統(tǒng)達到所需要穩(wěn)定要。有兩種方法：1）、是直接法

13、，即對于較易得到系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)的場合，直接求出系統(tǒng)所有閉環(huán)極點判斷是否都具有負實部來確定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2）、是根軌跡法，利用系統(tǒng)開閉環(huán)傳遞繪制根軌跡，由線性系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件：閉環(huán)傳遞函數(shù)的極點均位于左半S開平面，不包括虛軸，確定使根軌跡在左半S開平面部分時參范圍為系統(tǒng)穩(wěn)定的區(qū)域。4、工業(yè)應用4、1應用簡介經(jīng)典控制理論的典型成果應用分析有雙容水箱的液位控制系統(tǒng)，還有磁浮球的高度控制等。雙容水箱是通過PID或內(nèi)模等控制器把水箱中的液位穩(wěn)定的控制在同一個高度上。磁浮球也是基于同樣的原理。1946年，美國福特公司的機械工程師D.S.哈德最先提出“自動化”一詞，并用來描述發(fā)動機汽缸的自動傳送和加

14、工的過程。50年代，自動調(diào)節(jié)器和經(jīng)典控制理論的發(fā)展，使自動化進入以單變量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)為主的局部自動化階段。60年代，隨現(xiàn)代控制理論的出現(xiàn)和電子計算機的推廣應用，自動控制與信息處理結(jié)合起來，使自動化進入到生產(chǎn)過程的最優(yōu)控制與管理的綜合自動化階段。70年代，自動化的對象變?yōu)榇笠?guī)模、復雜的工程和非工程系統(tǒng)，涉及許多用現(xiàn)代控制理論難以解決的問題。這些問題的研究，促進了自動化的理論、方法和手段的革新，于是出現(xiàn)了大系統(tǒng)的系統(tǒng)控制和復雜系統(tǒng)的智能控制，出現(xiàn)了綜合利用計算機、通信技術(shù)、系統(tǒng)工程和人工智能等成果的高級自動化系統(tǒng)，如柔性制造系統(tǒng)、辦公自動化、智能機器人、專家系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)等

15、。進入20世紀以后，工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用各種自動調(diào)節(jié)裝置，促進了對調(diào)節(jié)系統(tǒng)進行分析和綜合的研究工作。這一時期雖然在自動調(diào)節(jié)器中已廣泛應用反饋控制的結(jié)構(gòu)，但從理論上研究反饋控制的原理則是從20世紀20年代開始的。1833年英國數(shù)學家C.巴貝奇在設計分析機時首先提出程序控制的原理。1939年世界上第一批系統(tǒng)與控制的專業(yè)研究機構(gòu)成立，為20世紀40年代形成經(jīng)典控制理論和發(fā)展局部自動化作了理論上和組織上的準備。20世紀4050年代是局部自動化時期第二次世界大戰(zhàn)時期形成的經(jīng)典控制理論對戰(zhàn)后發(fā)展局部自動化起了重要的促進作用。在問題的過程中形成了經(jīng)典控制理論，設計出各種精密的自動調(diào)節(jié)裝置，開創(chuàng)了系統(tǒng)和控制這一

16、新的科學領域。這一新的學科當時在美國稱為伺服機構(gòu)理論，在蘇聯(lián)稱為自動調(diào)整理論，主要是解決單變量的控制問題。經(jīng)典控制理論這個名稱是1960年在第一屆全美聯(lián)合自動控制會議上提出來的。1945年后由于戰(zhàn)時出版禁令的解除，出現(xiàn)了系統(tǒng)闡述經(jīng)典控制理論的著作。1945年美國數(shù)學家維納，N.把反饋的概念推廣到一切控制系統(tǒng)。50年代以后，經(jīng)典控制理論有了許多新的發(fā)展。經(jīng)典控制理論的方法基本上能滿足第二次世界大戰(zhàn)中軍事技術(shù)上的需要和戰(zhàn)后工業(yè)發(fā)展上的需要。但是到了50年代末就發(fā)現(xiàn)把經(jīng)典控制理論的方法推廣到多變量系統(tǒng)時會得出錯誤的結(jié)論。經(jīng)典控制理論的方法有其局限性。20世紀40年代中發(fā)明的電子數(shù)字計算機開創(chuàng)了數(shù)字程

17、序控制的新紀元，雖然當時還局限于自動計算方面，但ENIAC和EDVAC的制造成功，開創(chuàng)了電子數(shù)字程序控制的新紀元。電子數(shù)字計算機的發(fā)明為6070年代在控制系統(tǒng)中廣泛應用程序控制和邏輯控制以及廣泛應用電子數(shù)字計算機直接控制生產(chǎn)過程奠定了基礎。20世紀50年代末起至今是綜合自動化時期，這一時期空間技術(shù)迅速發(fā)展，迫切需要解決多變量系統(tǒng)的最優(yōu)控制問題。于是誕生了現(xiàn)代控制理論。現(xiàn)代控制理論的形成和發(fā)展為綜合自動化奠定了理論基礎。同時微電子技術(shù)有了新的突破。1958年出現(xiàn)晶體管計算機，1965年出現(xiàn)集成電路計算機，1971年出現(xiàn)單片微處理機。微處理機的出現(xiàn)對控制技術(shù)產(chǎn)生了重大影響，控制工程師可以很方便地利

18、用微處理機來實現(xiàn)各種復雜的控制，使綜合自動化成為現(xiàn)實。4、2溫度控制近年來，溫度的檢測在理論上發(fā)展比較成熟，但在實際測量和控制中，如何保證快速實時地對溫度進行采樣，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸，并能對所測溫度場進行較精確的控制，仍然是目前需要解決的問題。溫度測控技術(shù)包括溫度測量技術(shù)和溫度控制技術(shù)兩個方面。電熱鍋爐是機電一體化的產(chǎn)品，可將電能直接轉(zhuǎn)化成熱能，具有效率高，體積小，無污染，運行安全可靠，供熱穩(wěn)定，自動化程度高的優(yōu)點，是理想的節(jié)能環(huán)保的供暖設備。加上目前人們的環(huán)保意識的提高，電熱鍋爐越來越受人們的重視，在工業(yè)生產(chǎn)和民用生活用水中應用越來越普及。電熱鍋爐目前主要用于供暖和提供生活用水。主要是控制水

19、的溫度，保證恒溫供水。在溫度的測量技術(shù)中，接觸式測溫發(fā)展較早，這種測量方法的優(yōu)點是：簡單、可靠、低廉、測量精度較高，一般能夠測得真實溫度；但由于檢測元件熱慣性的影響，響應時間較長，對熱容量小的物體難以實現(xiàn)精確的測量，并且該方法不適宜于對腐蝕性介質(zhì)測溫，不能用于超高溫測量，難于測量運動物體的溫度。另外的非接觸式測溫方法是通過對輻射能量的檢測來實現(xiàn)溫度測量的方法，其優(yōu)點是：不破壞被測溫場，可以測量熱容量小的物體，適于測量運動物體的溫度，還可以測量區(qū)域的溫度分布，響應速度較快。但也存在測量誤差較大，儀表指示值一般僅代表物體表觀溫度，測溫裝置結(jié)構(gòu)復雜，價格昂貴等缺點。因此，在實際的溫度測量中，要根據(jù)具

20、體的測量對象選擇合適的測量方法，在滿足測量精度要求的前提下盡量減少投入。溫度控制技術(shù)按照控制目標的不同可分為兩類：動態(tài)溫度跟蹤與恒值溫度控制。動態(tài)溫度跟蹤實現(xiàn)的控制目標是使被控對象的溫度值按預先設定好的曲線進行變化。在工業(yè)生產(chǎn)中很多場合需要實現(xiàn)這一控制目標，如在發(fā)酵過程控制，化工生產(chǎn)中的化學反應溫度控制，冶金工廠中燃燒爐中的溫度控制等;恒值溫度控制的目的是使被控對象的溫度恒定在某一給定數(shù)值上，且要求其波動幅度(即穩(wěn)態(tài)誤差)不能超過某允許值。本文所討論的基于單片機的溫度控制系統(tǒng)就是要實現(xiàn)對溫控箱的恒值溫度控制要求，故以下僅對恒值溫度控制進行討論。從工業(yè)控制器的發(fā)展過程來看，溫度控制技術(shù)大致可分以

21、下幾種：1、定值開關(guān)控溫法所謂定值開關(guān)控溫法，就是通過硬件電路或軟件計算判別當前溫度值與設定目標溫度值之間的關(guān)系，進而對系統(tǒng)加熱裝置(或冷卻裝置)進行通斷控制。若當前溫度值比設定溫度值高，則關(guān)斷加熱器，或者開動制冷裝置;若當前溫度值比設定溫度值低，則開啟加熱器并同時關(guān)斷制冷器。這種開關(guān)控溫方法比較簡單，用這種控制方法的溫度控制器在我國許多工廠的老式工業(yè)電爐中仍被使用。由于這種控制方式是當系統(tǒng)溫度上升至設定點時關(guān)斷電源，當系統(tǒng)溫度下降至設定點時開通電源，因而無法克服溫度變化過程的滯后性，致使被控對象溫度波制精度低，完全不適用于高精度的溫度控制。2、PID 線性控溫法這種控溫方法，是基于經(jīng)典控制理

22、論中的PID 調(diào)節(jié)器控制原理，PID 控制是最早發(fā)展起來的控制策由于其算法簡單、魯棒性好、可靠性高等優(yōu)點被廣泛應用工業(yè)過程控制中，尤其適用于可建立精確數(shù)學模型的確定性控制系統(tǒng)。由于PID 調(diào)節(jié)器模型中考慮了系統(tǒng)的誤差、誤差變化及誤差積累三個因素，因此，其控制性能大大地優(yōu)越于定值開關(guān)控溫。其具體控制電路可以采用模擬電路或計算機軟件方法來實現(xiàn)PID 調(diào)節(jié)功能。前者稱為模擬PID 控制器，后者稱為數(shù)字PID 控制器。其中數(shù)字PID 控制器的參數(shù)可以在現(xiàn)場實現(xiàn)在線整定，因此具有較大的靈活性，可以得到較好的控制效果。采用這種方法實現(xiàn)的溫度控制器，其控制品質(zhì)的好壞主要取決于三個PID 參數(shù)（比例值、積分值

23、、微分值）。只要PID參數(shù)選取的正確，對于一個確定的受控系統(tǒng)來說，其控制精度是比較令人滿意的。但是，它的不足也恰恰在于此，當對象特性一旦發(fā)生改變，三個控制參數(shù)也必須相應地跟著改變，否則其控制品質(zhì)就難以得到保證。3、智能溫度控制法PID控制是迄今為止最通用的控制方法之一。因為其可靠性高、算法簡單、魯棒性好，所以被廣泛應用于過程控制中,尤其適用于可建立精確數(shù)學模型的確定性系統(tǒng)。PID控制的效果完全取決于其四個參數(shù),即采樣周期ts、比例系數(shù)Kp、積分系數(shù)Ki、微分系數(shù)Kd。PID參數(shù)的整定與優(yōu)化一直是自動控制領域研究的重要課題。PID在工業(yè)過程控制中的應用已有近百年的歷史，在此期間雖然有許多控制算法

24、問世,但由于PID算法以它自身的特點，再加上人們在長期使用中積累了豐富經(jīng)驗，使之在工業(yè)控制中得到廣泛應用。在PID算法中，針對P、I、D三個參數(shù)的整定和優(yōu)化的問題成為關(guān)鍵問題。為了克服PID 線性控溫法的弱點，人們相繼提出了一系列自動調(diào)整PID 參數(shù)的方法，如PID 參數(shù)的自學習，自整定等等。并通過將智能控制與PID 控制相結(jié)合，從而實現(xiàn)溫度的智能控制。智能控溫法以神經(jīng)網(wǎng)絡和模糊數(shù)學為理論基礎，并適當加以專家系統(tǒng)來實現(xiàn)智能化。其中應用較多的有模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制以及專家系統(tǒng)等。尤其是模糊控溫法在實際工程技術(shù)中得到了極為廣泛的應用。目前已出現(xiàn)一種高精度模糊控制器，可以很好的模擬人的操作經(jīng)驗來改

25、善控制性能，從理論上講，可以完全消除穩(wěn)態(tài)誤差。所謂第三代智能溫控儀表，就是指基于智能控溫技術(shù)而研制的具有自適應PID 算法的溫度控制儀表。目前國內(nèi)溫控儀表的發(fā)展，相對國外而言在性能方面還存在一定的差距，它們之間最大的差別主要還是在控制算法方面，具體表現(xiàn)為國內(nèi)溫控儀在全量程范圍內(nèi)溫度控制精度比較低，自適應性較差。這種不足的原因是多方面的不足而導致控制精度不穩(wěn)定。4、3液位控制液位控制是工業(yè)控制中的一個重要問題，針對液位控制過程中存在大滯后、時變、非線性的特點，為適應復雜系統(tǒng)的控制要求，人們研制了種類繁多的先進的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制結(jié)合了PID控制算法和模糊控制

26、方法的優(yōu)點，可以在線實現(xiàn)PID參數(shù)的調(diào)整，使控制系統(tǒng)的響應速度快，過渡過程時間大大縮短，超調(diào)量減少，振蕩次數(shù)少，具有較強的魯棒性和穩(wěn)定性，在模糊控制中扮演著十分重要的角色。系統(tǒng)的水箱主體由蓄水容器、檢測組件和動力驅(qū)動三大部分構(gòu)成。水箱和儲水箱是用來蓄水的容器;檢測液位可以采用壓力傳感器或者浮漂加滑動變阻器兩種方案來實現(xiàn)液位高度數(shù)字量的采集，采用電動調(diào)節(jié)閥用來進行控制回路流量的調(diào)節(jié)。整個系統(tǒng)通過不銹管道連接起來，儲水箱為三個水箱提供水源，通道閥門開啟時，水可以被分別送至三個水箱。三個水箱底部均有兩個出水管道，其中裝有手動閥的管道是控制系統(tǒng)的一部分，也可以手動調(diào)節(jié)閥門開度用來做漏水干擾的控制實驗;

27、另外一個直通管道則是在水箱液位達到最大值時經(jīng)由它流至儲水箱，以防止水箱里的水溢出水箱。除了上述的控制對象組件，另外還有一個智能儀表綜合控制臺和一臺計算機，這三個部分才構(gòu)成了完整的液位控制系統(tǒng)實驗裝置。儀表綜合控制臺作為系統(tǒng)的電氣部分，主要由三部分組成:電源控制屏面板、儀表面板和I/O信號接面板。該控制臺通過插頭與對象系統(tǒng)連接，結(jié)合實驗裝置水箱主體中應用到的不同組件對象，實驗操作員可以自行連線組成不同的控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)幾十種過程控制系統(tǒng)的實驗。計算機用于采集控制臺中的電流、電壓信號，使用MCGS組態(tài)軟件系統(tǒng)構(gòu)造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)，并且與系統(tǒng)控制對象中的電動調(diào)節(jié)閥配套使用，組成最佳調(diào)節(jié)回路。4、4風力發(fā)電機控制變距控制的變速風力發(fā)電機已成為風力發(fā)電機組的主要發(fā)展方向，風力發(fā)電機組是復雜多變量非線性系統(tǒng)，具有不確定性和多干擾等特點，其數(shù)學模型的建立和實驗都非常困難，狀態(tài)方程在全