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無模型控制技術

基于無模型控制技術的無模型控制器：僅需要知道受控系統的I/O數據就能設計控制器。并且具有如下特點：不需要建立受控系統的數學模型，不需要知道受控系統的數學模型的結構及階數；不需要針對某一個特定的對象專門單獨設計其控制系統；不需要訓練過程；不需要系統辨識；控制過程不需要專家人工干預和人工整定；有系統的穩定性理論分析保證；控制算法的計算量與傳統的PID控制算法相當。但控制效果優于PID型的控制器效果，而且能夠控制傳統的PID不能控制的對象；基于無模型控制理論的控制器的系列產品可以控制大時滯、大干擾的對象，并且具有自解藕的功能；無模型控制器的參數整定非常方便，不須專家來完成。應用范圍：各種工業過程的控制對象，或者確切地說，凡工業上可用PID控制器（調節器）的地方均能用無模型控制器來替代。不但如此，還可以處理PID不能處理的多輸入、多輸出、多步時滯、非線性、結構、階數、參數均時變的系統控制問題。而且，控制效果、穩定性、魯棒性和參數調節的友好性要好于PID控制器。主要應用范圍有：化工（批量與連續的反應堆、反應爐、真空、注模、蒸汽壓力、液位）；冶金（溫度、粉碎、密度、PH等）；造紙（紙漿溫度、密度、均勻度、蒸發、壓力、PH、過程等）；食品（蒸發、干燥、壓力、粉碎、PH、過程）；釀造（發酵、溫度、壓力、PH、過程）；各種工業電加熱爐；各種工業、民用液位控制；各種工業過程控制；高速路入口匝道控制。硬件實現問題：此種無模型控制技術的特點是即可以開發出軟件包，也可以硬件實現。基于無模型控制技術的無模型控制器可開發出一系列高新技術產品。比如：單輸入單輸出的（傻瓜控制器，兩類）；偏格式傻瓜控制器（兩類）；松緊格式傻瓜控制器（兩類）；多輸入單輸出的；多輸入多輸出的等等；硬件實現容易，對兩個計算機控制系統和各種芯片熟悉的工程師來說，僅需要兩個月左右就可以實現試驗室的開發工作。對大批量生產，則需要更少的時間即可完成。本產品的成本和市場情況：本產品的成本與PID控制器相當，試驗室開發成本（不包括開發人員的工資和其它）不超過5千元。市場前景非常廣。據專家估計，我國每年需要的各種控制器（調節器）的數量約為5萬臺左右，按10%的市場占有率來計算，每臺售價2萬，則每年可創造純利潤近百萬元。而且不包括推向國際市場的的份額。另外，由于本技術自主產權，中國技術發明專利，工業越發達的國家其市場情況會更好。國內外同類產品：國外目前已經有同類型的產品，如美國的博遠自動化系統公司，具體的應用情況可以參見網站（www.sybosoft.com），但其從技術、實用性和低成本方面看均不如本技術。

北京交通大學 2021-04-13

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