关于模糊控制

晨枫

橡树村 发表于 2015-2-7 08:19
$ D8 N) l/ k# M2 x; Q# K大工业装置反而很难实现很精确的控制，而且也不是很有必要实现很精确的控制。
2 i- U: p$ ~/ P' C  J- \
2 }0 X$ D. j5 L7 I- p* v8 c比如装置的体积略微大一点 ...

2 U* }. d) M$ l/ x  e& a0 N! O这个得看，尤其是温度分布中某一点（通常是容器顶或者底）接近相变点的时候，要格外精确控制。除非是相平衡容易（闪蒸或者蒸发、挥发、气液分离、液液分离）容器，一般过程都不喜欢有相变，连反应带相变而且容许非均态的过程，那是很牛x的。我现在一个反应器，温度分布上下只有2-3度，但底部设定值与trip value可以相差只有2-3度，不小心控制，连正常运行都不行。这鸟东西的通过量（throughput）还300多吨/小时，靠放热反应自己维持温度，没有外循环……

橡树村

晨枫 发表于 2015-2-8 00:00
3 f" D; j) [1 g$ m: K你这是压力锅了，一般简易电饭煲的锅盖就是“坐”在上面，不密封的，一旦沸腾，就有意漏气，实际上起到自 ...

- S) F  N* A6 o3 d; ?! s+ I" i专家系统还是产生了一些产品的，在一些特殊领域有应用，不过现在很少听到了，不像当年那么热闹了，毕竟成功的例子太少。

人工智能辅助决策的东西，首先要人自己把相关问题弄明白，否则依靠啥决策呀。
  P  `" {5 S; N2 A
) p7 c- P! _3 [& ^) h% d5 A

晨枫

马鹿 发表于 2015-2-7 09:07
1000度的电饭锅， 哎呀， 光是测1000度的的测温元件就贵了去了， 记得测上千度的一个热偶都是2000-3000刀 ...

要看工作条件和寿命要求，实验室坩埚的温度也挺高，元件没有那么贵。工业过程要求24/7/365，那就不一样了。

穿着裤衩裸奔

晨枫 发表于 2015-2-7 23:50
PWM不是交流的吗？直流只要可控电阻就可以调节功率了，实际上是用增加无用功耗降低加热功率。 ...

# l9 c% T( L' G1 i/ w+ [pwm相当于只有单项电压方波的交流。直流用pwm方式调节基本上没有无用功耗

穿着裤衩裸奔

隧道 发表于 2015-2-7 15:46
多谢。成本呢？哪个高一些？
感觉温度控制是最麻烦的，别的控制可以很快有反应，过了可以很快排掉，扔掉。
' ~6 l2 ~9 l& V9 P7 y- q' Y0 b ...

变频应该是电机控制技术，电饭煲的加热器应该是阻性负载，不需要用到这个

qyangroo

模糊控制，好遥远的名词，2000年为了毕业写论文在图书馆突击看了不少IEEE文献，什么退火算法、神经元网络算法、知识库、自学习，一堆堆的名词，最后觉得不是成熟领域，什么人都可发明新名词，是出论文的好领域。

qyangroo

PID控制，儿子最近跟同学捣腾的机器人就是用PID控制，要控制两边的引擎把机器人开到指定位置装卸货物。误差值用的是机器人到目标的距离。他们先试了同时对左右两边的引擎同时pid控制，结果机器人加速后减速准确停在目标点然后开始原地打转。现在他们改成只PID控制一边引擎，加上测量角度加以修正，不知效果如何。
# i4 N1 _. b* D+ a( b$ T, f) s, d6 M
可怜这帮家伙就是美国初中毕业的数学水平，物理还没学过。

晨枫

穿着裤衩裸奔 发表于 2015-2-7 11:57
* f3 l: G# U$ p3 [9 Ppwm相当于只有单项电压方波的交流。直流用pwm方式调节基本上没有无用功耗 ...

: ~: o' D6 W8 t- y& \9 p斩波怎么能没有功耗？

燕庐敕

橡树村 发表于 2015-2-8 00:13
专家系统还是产生了一些产品的，在一些特殊领域有应用，不过现在很少听到了，不像当年那么热闹了，毕竟成 ...

2 V2 r3 i. D' a! R拍脑瓜，拍大腿～～～～
& O. {2 D) C! D/ n' [
8 T! v, f8 p  o. g, f5 b" m; ]* j决策的方法多了去了。

沉宝

: Q6 C, m6 l) I/ m: ^6 |

晨枫 发表于 2015-2-7 23:54
  q% n5 x% I5 p% m6 n6 h, y/ ~# Y正是，模糊控制起源于开关控制的“柔化”，也适合多位（开关是双位）控制，但不局限于多位控制，可以连续 ...

8 b0 }$ b' V+ U4 [3 ~: l
晨大，不太对吧？
) S% N$ X6 d6 L' U
) Z7 t; |' Z8 j/ G首先，离散系统的物理实现不一定都是要连续化的，比如输出量用于控制汽车的档位，也就是五、六种选择，除非变速箱是CVT。在这种情况下，如果闭环，即有跳跃的输出反馈回输入端，那么系统传递函数就无法保持线性的（即不具有齐次性，也不适用叠加原理，当然也有人认为系统传递函数的概念在此情况下不适用）。对于线性定常系统，数学上可以用有限阶微分方程（组）表示，当输入光滑连续时，输出也必然光滑连续。但是在上面的例子中，即使所有的其它内外因素的变化都是光滑连续的，车速也会表现出一段段折线。对于它的分析，要么用非线性函数逼近，要么按时变系统加以考虑，或是抛弃传统（指古典控制理论），在新的理论框架下解决问题。Wikipedia认为含开关控制器的都是variable structure systems，即离散非线性系统（链接：Bang–bang control）。Wikipedia中的内容不一定全对，但可以参考。
5 I3 f# S, \9 l: O) X# \
5 R  D' j0 \1 g& j5 V您原来做的题目linear differential equation with discontinuous input研究的应该是线性定常系统（即有一个线性的系统传递函数）在输入不连续时的behavior。这类问题理论上都可以分解成线性定常系统对于单位冲激函数（或阶越函数）的响应。传统方法，像什么频率响应法、根轨迹法判定系统稳定性之类的，还都适用（但不一定好用）。当然在具体到研究特定问题时会有一些相应的方法与技巧。

四处乱晃

晨枫 发表于 2015-2-8 00:04
1 ]1 a+ Y- g& X$ bPID其实也不基于模型，属于parametric control without parametric model。PID适合于单变量或者多回路（ ...

对，PID是单变量控制，但哪个变量是关键变量，是根据工艺过程来确定的。可能我的表达有问题让您误会了。基于模型是指根据模型选择控制的变量，而不是说用PID控制多变量。

晨枫

沉宝 发表于 2015-2-7 20:36
晨大，不太对吧？
: U: g/ o/ C, ]- Y' o: C
) ^) e' |8 ?" I: I+ ]" h9 L9 Q首先，离散系统的物理实现不一定都是要连续化的，比如输出量用于控制汽车的档位，也就 ...

: _3 {3 N% o) ?
离散系统指discrete system，也叫采样系统sampled data system，而你说的是非连续系统discontinuous system，不是一回事。discrete或者discontinous都可以是线性的，线性系统与否，由是否为线性微分方程（或者线性差分方程）决定，含有非连续项不影响线性性（linearity）。但要是方程本身为非线性，或者貌似线性，但有参数为状态的函数，那就是非线性的了。
" B2 Q( t7 a& k* ?, Q8 i
连续线性系统的向量通式为
1 l, Y% j9 V1 A1 s' uX_dot=AX+BU
2 U; C# O* ^8 D/ E' h  g# W3 OY=CX
X_dot是向量的时间导数，{A, B, C}可以为时间的函数，那就是时变系统，但依然是线性的；但若是{A, B, C}为X的函数，那就是非线性的了。当然，这只是非线性的一种。在这个表述下，X不可能是不连续的；但U可以是不连续的，这就是Bang Bang控制，依然是线性的。线性与否最后要看叠加原理是否适用，在这里，即使U是对时间不连续的，叠加原理依然适用。也就是说，U的幅度加倍的话，X的响应也加倍。
1 e, v* c8 U/ d* m$ o
9 t; d/ G% d( _" x4 ]经典（主要指频域）控制理论的基础是线性、定常（时不变），时变和非连续都不适用。汽车换挡控制不是连续系统，是非连续系统，不能用经典控制理论分析。
. M. U& _) N% B. Y( x9 e! ^4 r
我的论文是affine nonlinear system control with discontinuous control及用李雅普诺夫函数设计的discontinuous control的连续化。我用的是时域方法。

沉宝

晨枫 发表于 2015-2-8 11:14
离散系统指discrete system，也叫采样系统sampled data system，而你说的是非连续系统discontinuous syst ...

7 Q. I! X9 u; M% r, G看来我对离散系统的概念有误，叫sampled data system就清楚多了。

对于Bang-Bang系统是否线性仍然有异议，但我们至少都同意一个多位控制系统，比如汽车档位或是最开始讨论的有大小火的电饭煲，严格地说都不能用经典控制理论分析，真要做PID调节的话更多的是凭经验了。

四处乱晃

橡树村 发表于 2015-2-7 19:58
! t2 v/ \" b% i. }  E6 [有控制专业的来说啦。

这基本上是个密闭体系，水的蒸发量加大就会导致体系内压力增加，这样沸点也就会略有 ...

1 e4 ~. s) l  p: a不愧是过程控制的专家，把容器控制的道理说的简单明了。我就说不清楚。
- e% q; }: ~3 n  B2 t$ Q4 I3 W不过就电饭煲而言，不会去测压力。还是会用温度的ON/OFF控制，只不过可以让加热器分级加热而已。比如50度以下加热器功率全开，50-70度关一些功率，直到最后只保温需要的温度。
6 v1 b) u2 j1 m' X2 ~6 h/ z

不过模糊控制在唬人方面，那肯定是遥遥领先的。

举双手双脚同意您的这个观点。所以我说日本电饭煲的价钱都付给了模糊控制，把他们在模糊控制上的成本找回来。

橡树村

沉宝 发表于 2015-2-8 11:50
9 M( E  B( G; J6 W; D% c看来我对离散系统的概念有误，叫sampled data system就清楚多了。

; h# v0 [3 m3 T4 M! o5 M& M; Y对于Bang-Bang系统是否线性仍然有异议 ...

有大小火的电饭煲，如果说的是最简单的那种，其实控制非常简单。一开始大功率加热，达到水沸点的时候继续保持大功率，也就不需要控制输出功率，然后，一旦温度超过沸点，直接改小功率进行保温就是了。就是一个简单的开关。

而存在复杂控温设计的电饭煲，很显然加热功率就不仅仅大小火两个档了。

这个和汽车换挡还是很不一样的，汽车在每一个档位都可以改变输出功率的。

橡树村

Sichuluanhuang 发表于 2015-2-8 12:05
4 ~+ N4 P% y9 p! c不愧是过程控制的专家，把容器控制的道理说的简单明了。我就说不清楚。
8 U  i4 e9 `1 Y/ ]& J) [# S. z不过就电饭煲而言，不会去测压力 ...

如果只是根据不同温度直接控制加热器的开关，那这个和什么PID什么模糊控制都扯不上关系呀！这个唬人程度超出我的想象了

四处乱晃

橡树村 发表于 2015-2-7 22:19
& Q5 C3 \# M* O( o7 y" D6 H, H大工业装置反而很难实现很精确的控制，而且也不是很有必要实现很精确的控制。

3 w- f0 _2 [# k# D比如装置的体积略微大一点 ...

我认为这就是PID控制最后战胜模糊控制等的原因。工业过程控制，根据产品的不同对控制的精度要求也不同，稳定性要求也不同。大多数时候，是允许一定的误差的，所以PID控制就可以达到目标。而高精度的控制PID调节也能达到。而模糊控制或者神经模糊控制(Neuro-Fuzzy Control) 很多时候的精度上的优势未必有用，调节的速度效率未必能达到要求，而且花费可能就多得多。

四处乱晃

橡树村 发表于 2015-2-8 12:13
. d4 O: r  f& z如果只是根据不同温度直接控制加热器的开关，那这个和什么PID什么模糊控制都扯不上关系呀！这个唬人程度 ...

  C  H- j: M, Z1 d% Z, m我不知道他们在电饭煲的编程怎么做的。我自己的电饭煲是松下的，不是贼贵的那种，也写着fuzzy。煮饭时就听到滴嗒滴嗒的开关声音。再看看里面的元件，我不认为他们会花大价钱做啥复杂的模糊控制。

橡树村

Sichuluanhuang 发表于 2015-2-8 12:29
我不知道他们在电饭煲的编程怎么做的。我自己的电饭煲是松下的，不是贼贵的那种，也写着fuzzy。煮饭时就 ...

看了看维基的词条，发现这的确也能算上模糊控制，简化的。

四处乱晃

橡树村 发表于 2015-2-8 12:40
看了看维基的词条，发现这的确也能算上模糊控制，简化的。

哈哈。日本人真能忽悠，国人也真能被忽悠。
我觉得日本人的模糊控制最成功的可能就是能跟人聊天的机器人，很适合发达国家的人娱乐娱乐，工业上能干啥？