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ABB模塊57330001-Y
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控制算法的復雜化趨勢是對控制系統性能要求逐漸提高的必然結果。一方面,隨著對控制系統性能要求的不斷提高,在控制算法設計過程中,需要考慮的能夠影響控制系統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構做出合理安排以容納、處理這些因素;另一方面,影響控制系統性能提高的因素大多來自被控系統的物理/硬件層面(具體工藝/工作過程、執行器的工作特性等),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、溫度控制系統中的死區時間等),那么提高控制系統性能的要求勢必全部由控制算法來實現;
事實上,控制系統的設計和控制性能的提升應該放在整個系統或者產品設計的框架下進行,控制算法工程師應該和機械工程師、電氣/儀表工程師、工藝工程師等人員進行有效協同,首先在系統的層面規避問題/非理想因素。如果能夠通過改進結構設計/工藝流程,來規避掉影響控制系統性能的主要因素/改進控制系統性能,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,也能實現高性能的控制指標。反之,如果物理/硬件層面的設計不合理,那么在控制算法設計上花費再多的精力,可能也無法滿足性能要求(被控系統特性決定了被控系統性能的上限);
因此,應理性對待控制算法的復雜化趨勢:在能夠解決問題的基礎上,不刻意追求控制算法的復雜化(如果能用PID控制器/改進設計實現性能目標,沒必要用其他控制算法);在需要精巧、復雜的控制算法時,也能夠認真分析被控系統(參見控制算法手記—認識你的被控系統),總結影響控制系統性能的主導因素,并建立合乎需要的數學模型(參見控制算法手記—建模重要嚒),選擇合適的控制算法結構,有針對性地去處理各個層面上的非理想因素,使得問題的結構和控制算法結構相匹配。
控制算法的復雜化體現在控制算法的結構、(穩定性)分析及設計、調試維護三個方面:為匹配現實問題的結構,控制算法本身需要在結構上進行一定調整;控制算法在結構上的復雜性,不僅使得設計參數變多,而且也使得包含控制算法的整個控制系統動力學行為豐富/復雜起來,控制系統穩定性分析及控制算法設計也變得復雜起來;控制算法結構和設計的復雜性,大大提高了控制算法的應用門檻,系統調試時間變長、維護成本也相應增加。