[发明专利]一种大时滞系统中的自动控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自动控制方法，更具体的说，涉及一种大时滞系统中的自动控制方法。

背景技术

随着社会进入信息化时代，工业领域对自动化程度的要求越来越高。然而在很多工业行业里，尽管自动化设备越来越先进，但是实际上，计算机、网络的使用远不能成为自动化，显示器仅仅是取代了传统的模拟仪表，键盘和鼠标取代了开关按钮，尤其在中国，这类现象尤其明显。因为各种原因无法做到有效的自动化和智能化控制，所以需要熟练的操作工人进行人工控制。在传统行业里更加明显，比如水泥、钢铁等行业，非常突出。相对于先进国家的生产线，中国的企业里，无论是装备水平，还是控制理论都有很大的欠缺。针对国内这类传统行业的自动化控制，我们做了大量的工作，下面主要讨论大时滞系统中的控制算法理论和实践。

时滞系统是指系统中一处或几处的信号传递有时间延迟的系统，这样的系统广泛存在工业生产中。这类系统的特点是，控制输出后要经过一定时间的等待，才能在系统中反应出其控制效果，具体的时滞在不同的情况下体现有所变化。自动控制理论发展到现在，有很多算法，在过程控制中最常用、最经典的算法应该是PID算法。PID算法，是按控制目标的偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制，PID算法，在过程中非常实用，效果也不错，但是在非线性大时滞系统里，缺陷也很明显。

在大时滞系统中，每个被控量与影响它的调整量之间都存在着长短不一的延迟，并不是调整控制量的很短的时间内，被控制量就发生变化，而是在一段时间之后这种影响才表现出来。针对这样的延时状况，为了保证系统稳定，只有在PID控制器各参数都比较小，控制周期延长，增益较低的情况下才能使系统稳定，但是这样必然导致调整时间变长，抗干扰能力下降；反之，如果增大了参数就会使系统出现震荡不稳定。这种情况下很难在快速性和稳定性之间找到一个理想的平衡点。同时，这种情况下PID参数的整定过程也会很困难，整定好参数的控制器效果也并不理想。另外大多数控制量与其对应的调整量之间的关系并不是一种线性的关系，而且还是一种多因素共同影响的结果，这时，如何建立有效的关系模型也不是一件容易的事。

发明内容

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种即能保证系统的稳定性又能保证抗干扰能力的大时滞系统中的自动控制方法。

技术方案：本发明所述一种大时滞系统中的自动控制方法，对采集到的输入量采用Smith算法进行处理实现自动控制，所述Smith算法中包括控制指令输出算法和延迟预估算法，所述延迟预估算法按如下步骤进行：

S1、采用神经元网络建立非线性模型，所述非线性模型包括输入层、隐含层和输出层，上述每层均包括神经元节点和由神经元节点构成的通路，每个神经元节点上设置阀值v，每条通路上设置权值w；

S2、采集现有的多组输入数据x和输出数据y，在所述隐含层和输出层通过反相计算的算法对所述非线性模型进行训练，得到符合输入和输出关系的阀值v和权值w，从而得到训练完成的预估模型；

S3、利用预估模型对控制器的输出量Ym进行预估，通路上的每个节点通过对输入量进行加权累计加上阀值然后再乘以权值作为延迟输出Ek，将延迟输出Ek输入控制算法做为下一次控制指令输出算法的输入值。

本发明技术方案的进一步限定为，步骤S2中所述的隐含层的反相计算的算法为：