自適應(yīng)控制經(jīng)過近50年的發(fā)展,無論在理論上還是應(yīng)用上都取得了很大的發(fā)展。近20多年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)特別是大規(guī)模集成電路和芯片的廣泛普及,為自適應(yīng)控制開辟了廣闊的領(lǐng)域。自適應(yīng)控制在:飛行器控制、深空探測器控制、衛(wèi)星跟蹤系統(tǒng)、大型油輪控制、電子拖動(dòng)、造紙過程控制、冶金過程控制、化工過程控制、水泥配料控制、大型加熱爐溫控制等方面得到了應(yīng)用。
1、自適應(yīng)控制在航空航天中的應(yīng)用
飛行體控制表面的偏轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的力矩是速度、高度和功角的函數(shù),因此,飛行過程中其傳遞函數(shù)始終在發(fā)生很大的變化,線性控制系統(tǒng)無法獲得滿意的結(jié)果。隨著飛機(jī)性能的不斷提升,尤其是宇宙飛船的出現(xiàn),航天航空領(lǐng)域?qū)ψ赃m應(yīng)控制的興趣日益增加。美國宇航局(NASA)的Gupta Pramod等經(jīng)過研究認(rèn)為必須對(duì)基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)控制器性能進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋O(jiān)測和評(píng)估以后,才能將其安全可靠地用于現(xiàn)代巡航導(dǎo)彈控制,并給出了利用貝葉斯方法的查證和確認(rèn)方法及其在NASA的智能飛行控制系統(tǒng)中的模擬結(jié)果。辛辛那提大學(xué)的Slater G.L.利用自適應(yīng)方法大大改善飛機(jī)在起飛階段的爬升性能預(yù)測,即根據(jù)測試和計(jì)算的能量比率自適應(yīng)調(diào)整飛行器推力依賴度,這樣有利于飛機(jī)在爬升過程中與空中的其他飛行器合流。
2、自適應(yīng)控制在過程工業(yè)中的應(yīng)用
工業(yè)過程自20世紀(jì)30年代后期以來已越來越依賴自動(dòng)化裝置,反饋控制是通用的控制方法,經(jīng)歷了從比例控制到智能控制的發(fā)展歷程。最近30多年,自適應(yīng)策略在工業(yè)過程控制中獲得了廣泛的應(yīng)用,主要包括化工過程、造紙過程、食品加工過程、冶金過程、鋼鐵制造過程、機(jī)械加工過程等應(yīng)用領(lǐng)域。
3、自適應(yīng)控制在化工行業(yè)中的應(yīng)用
大連理工大學(xué)的張志軍將兩個(gè)多層模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別用于化工過程系統(tǒng)辨識(shí)和控制,通過不斷更新模糊成員函數(shù)來實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。結(jié)合運(yùn)用BFGS和最小二乘算法在線訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),使模型的精度提高從而控制性能大大提高,克服了模型不匹配和時(shí)變的影響。
4、自適應(yīng)控制在鋼鐵行業(yè)中的應(yīng)用
寶鋼股份公司的羌菊興等將高速穩(wěn)態(tài)自適應(yīng)控制技術(shù)拓展到帶鋼生產(chǎn)的頭尾控制上,進(jìn)一步減少了帶鋼頭尾厚度超差的長度,提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。
5、自適應(yīng)控制在煙草行業(yè)中的應(yīng)用
卷煙工藝烘絲過程中煙絲含水率的變化具有較強(qiáng)的非線性、不確定性和大滯后特性,同時(shí)存在干擾和噪聲,運(yùn)用常規(guī)PID算法難以達(dá)到期望的控制效果。國內(nèi)與國外的專家合作,采用無模型自適應(yīng)控制器結(jié)合漸進(jìn)辨識(shí)方法對(duì)烘絲過程的煙絲含水率控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,降低了干頭干尾的數(shù)量,提高了卷煙生產(chǎn)質(zhì)量。
6、自適應(yīng)控制在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
自適應(yīng)策略在電力系統(tǒng)控制中的應(yīng)用主要包括: 鍋爐蒸汽溫度和壓力控制、鍋爐燃燒效率的優(yōu)化控制、互連電力系統(tǒng)發(fā)電量控制等方面。針對(duì)電廠主蒸汽溫度調(diào)節(jié)的大時(shí)滯和不確定性,我國東北電力大學(xué)的顧俊杰等采用自適應(yīng)PSD控制方法,并結(jié)合運(yùn)用內(nèi)??刂破?。與傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)相比,自適應(yīng)PSD控制算法簡單、計(jì)算量小,并且能減少
超調(diào)量、加快相應(yīng)速度、縮短穩(wěn)定時(shí)間。東南大學(xué)的胡一倩等對(duì)PID模糊控制器的參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整,并將其用于鍋爐過熱蒸汽溫度的控制,取得了滿意的效果。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的徐立新等結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)得出燃?xì)廨啓C(jī)模糊PI控制規(guī)律,并據(jù)此設(shè)計(jì)了透平轉(zhuǎn)速和排氣溫度的模糊自適應(yīng)PI控制器,提高了燃?xì)廨啓C(jī)的性能且實(shí)現(xiàn)非常方便。
7、自適應(yīng)控制在環(huán)境和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用
在水處理過程中,投藥單耗與原水的濁度和溫度密切相關(guān),而原水水質(zhì)隨季節(jié)改變,且每年相同季節(jié)的原水水質(zhì)也會(huì)有所不同。深圳市清泉水系統(tǒng)工程設(shè)備有限公司葉呂明等研制了一種自適應(yīng)控制投藥設(shè)備。該設(shè)備可自動(dòng)學(xué)習(xí)最佳投藥控制規(guī)律,并根據(jù)水質(zhì)及環(huán)境狀態(tài)選擇最佳投藥量。自適應(yīng)控制在臨床醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用發(fā)展非常迅速。南加利佛尼亞大學(xué)的Jell ,Roger W.利用自適應(yīng)方法來控制后續(xù)的慶大霉素血清藥物濃度。采用基于貝葉斯方法的開環(huán)反饋?zhàn)赃m應(yīng)藥物代謝控制系統(tǒng),并仔細(xì)對(duì)照病人的臨床表現(xiàn)與適用模型的輸出(生理表現(xiàn)),醫(yī)生就可以確定最適合該病人的治療目標(biāo)。清華大學(xué)的郝智秀和申永勝發(fā)明了一種假手握力自適應(yīng)控制裝置,以實(shí)現(xiàn)假手握物感覺的反饋。該控制裝置使截肢者使用肌電假手時(shí)有真肢感。
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自適應(yīng)控制
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