統(tǒng)計自適應增量控制方法的有效性分析
王玲1，孫波1，張炳叉2，王爾智1
1沈陽理工大學信息科學與工程學院，遼寧沈陽110159；2沈陽工業(yè)大學電氣工程學院，遼寧沈陽110023
摘 要：基于控制微元的統(tǒng)計自適應增量控制方法是依據(jù)檢測數(shù)據(jù)的周期性預測增量控制方法．編制仿真程序，對統(tǒng)計自適應增量控制方法實際運行所有的可能組態(tài)進行仿真研究。通過外層振蕩組態(tài)，有效控制組態(tài)，無效控制組態(tài)，及控制組態(tài)概率仿真等多方面的調(diào)節(jié)增量分析，證明該方法能夠使時間連續(xù)的控制微元群收斂于統(tǒng)計****化，說明統(tǒng)計自適應增量控制方法有很強的抗干擾能力。給出了基于控制微元的統(tǒng)計自適應增量控制方法的應用買例，進一步說明該方法在工業(yè)智能控制系統(tǒng)中對于非線性模擬量控制的有效性。
關(guān)鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；集散控制系統(tǒng)；智能控制；非線性模擬量控制
中圖分類號：tp 273 文獻標識碼a
1引言
在嵌入式集散控制系統(tǒng)中，對于非線性、無具體數(shù)學模型的被控對象，目前多采用神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊處理、遺傳算法等智能控制算法實現(xiàn)控制。這些智能控制算法依然是熱門研究課題。
模糊控制的實質(zhì)是將相關(guān)領(lǐng)域的專家知識和熟練操作人員的經(jīng)驗，轉(zhuǎn)換成模糊語言規(guī)則，通過模糊推理和模糊決策；實現(xiàn)對復雜系統(tǒng)的控制。但人的知識和經(jīng)驗是有限的，難以構(gòu)造出準確描述實時控制系統(tǒng)控制狀態(tài)的隸屬函數(shù)；遺傳算法是群體搜索策略與群體中所有個體之間的信息交換，適合于復雜和非線性問題的尋優(yōu)。由于尋優(yōu)需要較長的時間，很難用于實時系統(tǒng)的高速優(yōu)化控制；神經(jīng)網(wǎng)絡是通過對被控系統(tǒng)進行學習、訓練來實現(xiàn)控制。學習需大量的樣本數(shù)據(jù)和一定的時間方能完成動態(tài)訓練，無法應對實時控制系統(tǒng)的突發(fā)事件。
針對當前流行的智能控制算法的缺陷，文獻[10]和文獻[11]提出了基于控制微元的統(tǒng)計自適應增量控制方法。文獻[11]中，初步提出了統(tǒng)計自適應增量控制器的設計方案。文獻[10]對該方法進行了較詳細論述，給出了10個量化控制狀態(tài)的控制方法。本文將通過統(tǒng)計自適應增量控制方法的收斂性分析，進一步說明該方法的有效性。
2外層振蕩與控制參數(shù)的選取
基于控制微元的統(tǒng)計自適應增量控制方法是依據(jù)檢測數(shù)據(jù)的固定周期預測增量控制方法。當量化控制狀態(tài)數(shù)為10個時，時問連續(xù)的擴展控制微元群的統(tǒng)計自適應增量控制****化條件滿足下式。
該方法把控制微元檢測數(shù)據(jù)的周期性統(tǒng)計與智能控制方法的理念相結(jié)合，選擇控制周期為控制微元，通過對實時控制要求的細化，抽象出控制微元內(nèi)控制曲線的量化控制狀態(tài)統(tǒng)計圖，對其進行統(tǒng)計分析，找出統(tǒng)計穩(wěn)定系數(shù)、平均統(tǒng)計狀態(tài)偏差、統(tǒng)計趨勢、統(tǒng)計超調(diào)、尾偏差等參數(shù)與調(diào)節(jié)增量之間的關(guān)系，設計出統(tǒng)計預測自適應記憶增量控制器，實現(xiàn)對模擬量的快速實時控制。該控制器，依據(jù)對被控對象總體運行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計辨識，直接確定新的控制微元的調(diào)節(jié)增量，增量可取值在較大范圍內(nèi)離散分布，對控制狀態(tài)的分辨率很高，只需給定少量的控制條件即可運行。量化控制狀態(tài)可按一個字節(jié)方式存取，算法所用存儲空間小，其運算速度快，并且在非線性模擬量實時控制系統(tǒng)中取得了較好的控制效果。對于時間連續(xù)的控制微元群，若其量化控制狀態(tài)符合式(2)的條件，則稱為控制狀態(tài)的外層振蕩。
外層振蕩組態(tài)成對出現(xiàn)，共有3對，6種組態(tài)。外層振蕩組態(tài)示例，如圖l所示。
其特點是控制組態(tài)在對應的不穩(wěn)定狀態(tài)下振蕩。統(tǒng)計自適應增量控制方法首先應消除這種量化控制狀態(tài)下的外層振蕩。
為了消除量化控制狀態(tài)的外層振蕩，取可調(diào)控制參數(shù)的****尺度kzt的部分值為基本調(diào)節(jié)增量△g為
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