工业控制算法应该研究哪类被控对象
2026年02月24日 09:41:56
来源：云南昌晖仪表制造有限公司 >> 进入该公司展台
阅读量：2
从工程实践看，反馈是用于减少不确定性的低成本方法。所以就有反馈论。院士、数学与系统科学研究院研究员郭雷表示：“不确定性无处不在，人们也总是想尽各种办法‘对付’不确定性，以达到调控目的或期望目标。但是，就像我们在理想化的封闭环境中通过练习学会了开车，真正到了复杂开放的实际公路上，还会面临各种不确定性。也就是说，理想模型与现实情况可能存在着较大差异，而解决它的一个有力且必要的机制就是实时反馈调控。”
郭院士1997 年在IEEE-TAC上发表了这方面的一篇文章，发现并证明了关于非线性不确定系统，反馈机制能力的个 “临界值”定理。郭院士在提出定量研究反馈机制能力的一般理论框架之后，先后与研究生合作针对儿类最基本的非线性不确定控制系统， 发现并建立了关于反馈机制能力的若干“临界值” 或 “不可能性定理”等。
反馈机制能力的研究与在目的性行为中使用反馈没有必然联系。工业上我们常常使用实现反馈控制，所以也有PID可控万物之法的说法。但是理论上可以证明很多被控对象使用PID是不能控制。
还是郭雷院士：“有人认为“没有PID，就没有现代文明”，这在一定程度上反映了PID控制在现代技术社会中的重要性和广泛影响。从数学理论上严格证明了线性PID控制可以应对大范围非线性不确定性动态系统，并且证明了PID闭环控制系统无论对非线性函数的不确定性还是对控制器中三个关键参数的设计选取，都具有大范围鲁棒性(称为“双边鲁棒性”) ，从而说明了PID为何在实际应用中如此成功的基本原理。”
根据小增益定理，自衡对象使用纯比例控制时，比例增益只要小于模型增益的导数就能实现闭环稳定。但是实际上另外要讲究闭环曲线好看，符合现场要求，小增益定理又显得粗糙了些，还是有点大。理论很准确，告诉我们不可能的边界在哪里。现实很实际，需要在更小的范围内，使用成本的方法获得满足要求的性能。
在进行算法研究时，工业场景的被控对象会被定义为简单的线性对象，但是同时要考虑不确定性。所以我推荐使用2002年K. J. Åström在《Revisiting the Ziegler–Nichols step response method for PID control》提出的如下的测试集进行整定方法的验证。为了保证鲁棒性可以对整定方法进行频域分析，用相位裕度和幅值裕度保证鲁棒性。Lambda整定方法就用这个测试集进行了测试。
如果实际对象很复杂呢？那就用频域方法设计一个超前滞后的，用反馈控制简化被控对象。考虑到人造系统的可操作性，这样的工业对象不会多，用简单的方法减少大部分的不确定性才是工程应用的重点。所以对工程师而言，研究特殊的对象和复杂的算法，没有研究简单的PI整定方法重要。
作者：冯少辉博士
版权与免责声明：
1.凡本网注明"来源：全球贸易网"的所有作品，版权均属于全球贸易网，转载请必须注明全球贸易网。违反者本网将追究相关法律责任。
2.企业发布的公司新闻、技术文章、资料下载等内容，如涉及侵权、违规遭投诉的，一律由发布企业自行承担责任，本网有权删除内容并追溯责任。
3.本网转载并注明自其它来源的作品，目的在于传递更多信息，并不代表本网赞同其观点或证实其内容的真实性，不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。其他媒体、网站或个人从本网转载时，必须保留本网注明的作品来源，并自负版权等法律责任。
4.如涉及作品内容、版权等问题，请在作品发表之日起一周内与本网联系。
