ABB模塊57330001-Y
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控制算法的復(fù)雜化趨勢是對控制系統(tǒng)性能要求逐漸提高的必然結(jié)果。一方面,隨著對控制系統(tǒng)性能要求的不斷提高,在控制算法設(shè)計過程中,需要考慮的能夠影響控制系統(tǒng)性能的因素不斷增多(性能要求較低時,這些因素對終性能的影響可以忽略不計),勢必要求對控制算法的結(jié)構(gòu)做出合理安排以容納、處理這些因素;另一方面,影響控制系統(tǒng)性能提高的因素大多來自被控系統(tǒng)的物理/硬件層面(具體工藝/工作過程、執(zhí)行器的工作特性等),如果無法在物理/硬件層面避免一些非理想因素(如精密運動平臺中壓電晶體、磁滯伸縮材料的滯回特性,傳動系統(tǒng)中的柔性和摩檫力矩,液壓閥口壓降-流量非線性、溫度控制系統(tǒng)中的死區(qū)時間等),那么提高控制系統(tǒng)性能的要求勢必全部由控制算法來實現(xiàn);
事實上,控制系統(tǒng)的設(shè)計和控制性能的提升應(yīng)該放在整個系統(tǒng)或者產(chǎn)品設(shè)計的框架下進行,控制算法工程師應(yīng)該和機械工程師、電氣/儀表工程師、工藝工程師等人員進行有效協(xié)同,首先在系統(tǒng)的層面規(guī)避問題/非理想因素。如果能夠通過改進結(jié)構(gòu)設(shè)計/工藝流程,來規(guī)避掉影響控制系統(tǒng)性能的主要因素/改進控制系統(tǒng)性能,控制算法需要處理的因素變少,那么即使是相對簡單的控制算法,也能實現(xiàn)高性能的控制指標。反之,如果物理/硬件層面的設(shè)計不合理,那么在控制算法設(shè)計上花費再多的精力,可能也無法滿足性能要求(被控系統(tǒng)特性決定了被控系統(tǒng)性能的上限);
因此,應(yīng)理性對待控制算法的復(fù)雜化趨勢:在能夠解決問題的基礎(chǔ)上,不刻意追求控制算法的復(fù)雜化(如果能用PID控制器/改進設(shè)計實現(xiàn)性能目標,沒必要用其他控制算法);在需要精巧、復(fù)雜的控制算法時,也能夠認真分析被控系統(tǒng)(參見控制算法手記—認識你的被控系統(tǒng)),總結(jié)影響控制系統(tǒng)性能的主導(dǎo)因素,并建立合乎需要的數(shù)學(xué)模型(參見控制算法手記—建模重要嚒),選擇合適的控制算法結(jié)構(gòu),有針對性地去處理各個層面上的非理想因素,使得問題的結(jié)構(gòu)和控制算法結(jié)構(gòu)相匹配。
控制算法的復(fù)雜化體現(xiàn)在控制算法的結(jié)構(gòu)、(穩(wěn)定性)分析及設(shè)計、調(diào)試維護三個方面:為匹配現(xiàn)實問題的結(jié)構(gòu),控制算法本身需要在結(jié)構(gòu)上進行一定調(diào)整;控制算法在結(jié)構(gòu)上的復(fù)雜性,不僅使得設(shè)計參數(shù)變多,而且也使得包含控制算法的整個控制系統(tǒng)動力學(xué)行為豐富/復(fù)雜起來,控制系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及控制算法設(shè)計也變得復(fù)雜起來;控制算法結(jié)構(gòu)和設(shè)計的復(fù)雜性,大大提高了控制算法的應(yīng)用門檻,系統(tǒng)調(diào)試時間變長、維護成本也相應(yīng)增加。