SDM静态模型和动态控制模型的功能

SDM静态模型和动态控制模型的功能主要控制项目

1、出钢过程模型，用于合金化和温度控制

1）工艺过程目标计算

2）合金计算

3）铁水冶炼过程控制

2、确定铁水和废钢需求量

1、主吹炼过程计算

2、动态控制（副枪在吹炼过程中）计算

3、铁水脱硫控制

1、铁水脱硫计算

模型功能

1、反馈重要的平衡和精炼数据

2、反馈冶炼过程

1）11种转炉添加剂

2）3种用于产生化学热的添加剂

3）可确定用于转炉冶炼过程控制的主要冷却介质类型4）底吹氩效果

5）回炉钢处理

6）中间除渣设备控制

7）残留钢水中溅渣原料加入量计算

3、出钢过程

1）19种合金添加剂

2）冷却剂加入量操作指导

3）可确定四组钢种的金属收得率

4、过程控制

1）吹氧操作

2）在有和没有副枪情况下的中间停吹

3）快速定碳

4）快速出钢末期直接出钢

5、通讯

1）操作人员和/或冶金工程师拥有许多介入机会，可向模型提出特殊要求和/或不采纳模型提供的操作指导

2）可根据外部数据库信息确定废钢成分、转炉添加剂和出钢添加剂用量

3）有关冶炼方面的模型检查输入数据和返回信息，如果数据不符合要求的话

4）模型检查输出数据、解决方案和生成报警信息，如果需要的话6、模型设定

模型关系是建立在冶金原理的基础上，可利用统计技术对模型进行调整

模型功能

主要控制功能

工艺过程目标计算

该模型可为操作人员对模型计算结果做出多种选择提供便利

1）可忽略有关碳含量和/或温度模型的模型计算结果

2）可忽略模型给出的合金添加量预设定值，并重复温度计算、3）额外给出温度平衡偏离值

4）修改计算得到的金属收得率值

5）在出钢过程中从“镇静”状态切换到“非镇静”状态

6）选择增碳剂种类

7）有可供使用的合金添加剂标志

8）考虑加入覆盖渣和钢包盖的重量

9）其它......

铁水和废钢需要量计算

模型可为转炉操作人员提供最佳铁水和废钢加入量操作指导。铁水和废钢需要量计算结果可在多次调用铁水和废钢过程中使用1）铁水调用

2）废钢调用

该模型可给出铁水脱硫预期效果

该模型可为操作人员对模型计算结果做出多种选择提供便利

1）现有铁水或废钢重量

2）可忽略预设定终点氧与温度平衡状态

3）可忽略模型给出的加法计算（可按重量，有事也可按百分比给出）

4）改变冷却剂类型

5）模型给出的氧枪高度操作指导

6）可供转炉使用的现有添加剂重量

7）需要使用的鱼雷罐车或混铁炉

8）控制方法

9）其它

铁水脱硫计算

模型可提供铁水脱硫量操作指导。操作指导是根据铁水实际硫含量和目标硫含量计算得到的。该模型可选用是三种不同类型的脱硫剂1）苏打粉

2）CAD

3）含Mg脱硫剂

该模型可为操作人员对模型计算结果做出多种选择提供便利：选择脱硫剂类型

主吹炼过程计算

该模型可提供最佳吹氧量和添加剂使用量操作指导

该模型可为操作人员对模型计算结果做出多种选择提供便利

1）可忽略预设定终点氧和温度平衡状态

2）可忽略模型给出的加法计算（可按重量，有时也可按百分比给出）

3）改变冷却剂类型

4）模型给出的氧枪高度操作指导

5）可供转炉使用的现有添加剂重量

6）控制方法

动态控制计算

该模型可在吹炼开始检测后，提供吹氧量和冷却剂加入量操作指导

可为中间停吹和补吹操作额外提供独立的关系表达式

该模型可为操作人员对模型计算结果做出多种选择提供便利：1）可为冶炼过程提供其它添加剂用量操作指导

2）提供相对于上次吹氧期的氧枪高度偏差值

3）改变冷却剂类型

4）其它......

钢包合金化和温度计算

该模型可提供出钢过程合金添加剂和冷却剂用量操作指导（模型可考虑加入覆盖渣，盖上钢包盖后对刚睡温度的影响）。

操作指导是根据转炉钢水实际化学成份和钢包钢水目标化学成分计算得到的。只有当目标化学成分高于吹炼终点化学成分时，模型才会提供操作指导。有关合金化方面的特殊要求，可由用户提出，并且很容易加入到模型中。

可选功能：

1）合金化计算是建立在吹炼终点时的“Direct Tap”（直接出钢）或“Quick Top”（快速出钢）估计的基础上。

该模型可为操作人员对模型计算结果做出多种选择提供便利

1）修改计算得到的金属收得率值

2）在出钢过程中从“镇静”状态切换到“非镇静”状态

3）选择增碳剂种类

4）有可供使用的合金添加剂标志

5）考虑加入覆盖渣和钢包盖的重量

6）其它......

模型反馈/吹炼终点计算

该模型可进行反馈计算。反馈计算是指模型可根据有关工序的现有全部信息，计算实际吹炼终点状态和/或精炼工艺参数：而且模型也可据此修改下一炉钢水冶炼操作指导。

在得到出钢重点数据后，模型可计算最终钢水重量。

该模型可为操作人员对模型计算结果做出多种选择提供便利：

可终止模型反馈计算

信息检查

该模型可检查有关冶金参数方面的输入信息。在需要的情况下，模型可忽略输入值而返回到缺省值，并发出警报，如果原始数据丢失，模型可通过错误修正方式补充数据，并显示丢失值有关信息。模型还可以检查计算结果。当计算结果超出所要求的范围时，模型可发出报警。当相应的钢种要求没有得到满足时，模型也会发出警报信息。

转炉冶炼过程

废钢准备：该模型可确定废钢类型，包括钢水凝壳、铁水凝壳、和轧制氧化铁皮。

转炉条件：由料仓系统加料：煅烧石灰、煅烧白云石、石灰石、生白云石、炉渣、铁矿石、锰矿、萤石、铁矾土、操作条件1、操作条件2

渣/氧化物的其他来源：铁水渣、废钢粘结渣、转炉耐火材料衬、溅渣护炉原料。

用于生产化学热的原料：碳、FeSi、SiC

冷却剂：模型使用的主要冷却剂(MCA)用于在铁水和/或废钢用量已经确定的情况下，最终达到温度平衡。在模型中可定义以下四种类型的主要冷却剂，操作人员或冶金工程师可从中做出选择。1、铁矿石（或DRI直接还原铁，或轧制氧化铁皮，取决于所要求的化学成分和降温效果）2、锰矿3、生白云石4、石灰石。

控制方法1、一次吹炼法；2、副枪在吹炼开始时的操作；3、中间停吹操作（带或不带副枪）

回炉钢水：该模型可处理回炉钢水。此时模型需要钢水重量、炉渣重

量、温度和化学成分等工艺参数。

中间除渣：该模型为中间停吹除渣提供可能。根据模型参数，可讲添加剂和吹氧量部分分文两部分。其中一部分可在停吹之前加入或用氧枪吹入钢水，第二部分则在停吹后加入或用氧枪吹入钢水。可将中间除渣停吹和中间停吹合并为一次停吹。

反馈内容：在主吹炼过程中的吹氧量和热平衡数据；吹炼开始或中间停吹后的吹氧量和热平衡数据；两种含碳量的锰铁；两种含碳量的脱P；脱硫。

铁水脱硫

脱硫剂：苏打粉、CAD、含Mg脱硫剂

反馈内容:脱硫效果

出钢过程

铁合金：C：无烟煤、焦炭、SiC

Mn：FeMn、FeMn-lc、FeSiMn、FeMnN

P：FeP

S:FeS

Si：FeSi、FeSiMn、SiC

Ti：FeTi

Al：铝

Cr：FeCr

Ni：FeMo

V：FeV

Nb：FeNb

B:硼

N：FeMnN

当有更多的（铁）合金可供使用时，模型有一个内部规则，可用于选择铁合金类型。操作人员可对选择过程进行干预。

钢包盖和合成渣：石灰、萤石、合成渣、钢包盖。

该模型没有用于计算加入量的内部关系。模型总是根据外部确定的重量提供操作指导

冷却剂:从转炉料仓中加入、废钢（废钢切碎机）

收得率：C、Mn、Si、和Al之间的关系

其他金属收得率采用固定值

收得率可按四组钢种调整

收得率可按两种可选出港方式调整

各元素的出钢损失：对某些元素来说，模型还可以给出出钢损失。碳的出钢损失计算虽然比较复杂，但可根据一种关系式进行计算。

1、出钢损失可按四组钢种调整

2、出钢损失可按两种可选出港方式调整

温度控制：可在出钢过程中进行温度控制；可在运送到二次钢包精炼炉的过程中进行温度控制。

反馈内容：温度控制、出钢时间、钢水熔池液位。

模型参考自适应控制

10．自适应控制 严格地说，实际过程中的控制对象自身及能所处的环境都是十分复杂的，其参数会由于种种外部与内部的原因而发生变化。如，化学反应过程中的参数随环境温度和湿度的变化而变化（外部原因），化学反应速度随催化剂活性的衰减而变慢（内部原因），等等。如果实际控制对象客观存在着较强的不确定，那么，前面所述的一些基于确定性模型参数来设计控制系统的方法是不适用的。 所谓自适应控制是对于系统无法预知的变化，能自动地不断使系统保持所希望的状态。因此，一个自适应控制系统，应能在其运行过程中，通过不断地测取系统的输入、状态、输出或性能参数，逐渐地了解和掌握对象，然后根据所获得的过程信息，按一定的设计方法，作出控制决策去修正控制器的结构，参数或控制作用，以便在某种意义下，使控制效果达到最优或近似更优。目前比较成熟的自适应控制可分为两大类：模型参考自适应控制（Model Reference Adaptive Control）和自校正控制（Self-Turning）。 10.1模型参考自适应控制 10.1.1模型参考自适应控制原理 模型参考自适应控制系统的基本结构与图10.1所示： 10.1模型参考自适应控制系统 它由两个环路组成，由控制器和受控对象组成内环，这一部分称之为可调系统，由参考模型和自适应机构组成外环。实际上，该系统是在常规的反馈控制回路上再附加一个参考模型和控制器参数的自动调节回路而形成。

在该系统中，参考模型的输出或状态相当于给定一个动态性能指标，（通常，参考模型是一个响应比较好的模型），目标信号同时加在可调系统与参考模型上，通过比较受控对象与参考模型的输出或状态来得到两者之间的误差信息，按照一定的规律（自适应律）来修正控制器的参数（参数自适应）或产生一个辅助输入信号（信号综合自适应），从而使受控制对象的输出尽可能地跟随参考模型的输出。 在这个系统，当受控制对象由于外界或自身的原因系统的特性发生变化时，将导致受控对象输出与参考模型输出间误差的增大。于是，系统的自适应机构再次发生作用调整控制器的参数，使得受控对象的输出再一次趋近于参考模型的输出（即与理想的希望输出相一致）。这就是参考模型自适应控制的基本工作原理。 模型参考自适应控制设计的核心问题是怎样决定和综合自适应律，有两类方法，一类为参数最优化方法，即利用优化方法寻找一组控制器的最优参数，使与系统有关的某个评价目标，如：J=? t o e 2(t)dt ，达到最小。另一类方法是基于稳 定性理论的方法，其基本思想是保证控制器参数自适应调节过程是稳定的。如基于Lyapunov 稳定性理论的设计方法和基于Popov 超稳定理论的方法。 系统设计举例 以下通过一个设计举例说明参数最优化设计方法的具体应用。 例10.1设一受控系统的开环传递函数为W a (s)=) 1(+s s k ，其中K 可变，要求 用一参考模型自适应控制使系统得到较好的输出。 解：对于该系统，我们选其控制器为PID 控制器，而PID 控制器的参数由自适应机构来调节，参考模型选性能综合指标良好的一个二阶系统： W m (d)= 1 414.11 2 ++s s 自适应津决定的评价函数取 minJ =?t e 2 (t)dt ，e(t)为参考模型输出与对象输出的误差。 由于评价函数不能写成PID 参数的解析函数形式，因此选用单纯形法做为寻优方法。（参见有关优化设计参考文献）。 在上述分析及考虑下，可将系统表示具体结构表示如下图10.2所示。

访问控制模型综述

访问控制模型研究综述 沈海波1,2,洪帆1 (1.华中科技大学计算机学院,湖北武汉430074; 2.湖北教育学院计算机科学系,湖北武汉430205) 摘要:访问控制是一种重要的信息安全技术。为了提高效益和增强竞争力,许多现代企业采用了此技术来保障其信息管理系统的安全。对传统的访问控制模型、基于角色的访问控制模型、基于任务和工作流的访问控制模型、基于任务和角色的访问控制模型等几种主流模型进行了比较详尽地论述和比较,并简介了有望成为下一代访问控制模型的UCON模型。 关键词:角色;任务;访问控制;工作流 中图法分类号:TP309 文献标识码: A 文章编号:1001-3695(2005)06-0009-03 Su rvey of Resea rch on Access Con tr ol M odel S HE N Hai-bo1,2,HONG Fa n1 (1.C ollege of Computer,H uazhong Univer sity of Science&Technology,W uhan H ubei430074,China;2.Dept.of C omputer Science,H ubei College of Education,Wuhan H ubei430205,China) Abst ract:Access control is an im port ant inform a tion s ecurity t echnolog y.T o enha nce benefit s and increa se com petitive pow er,m a ny m odern enterprises hav e used this t echnology t o secure their inform ation m ana ge s yst em s.In t his paper,s ev eral m a in acces s cont rol m odels,such as tra dit iona l access control m odels,role-bas ed acces s cont rol m odels,ta sk-ba sed acces s control m odels,t as k-role-based access cont rol m odels,a nd s o on,are discus sed a nd com pa red in deta il.In addit ion,we introduce a new m odel called U CON,w hich m ay be a prom ising m odel for the nex t generation of a ccess control. Key words:Role;Ta sk;Access Cont rol;Workflow 访问控制是通过某种途径显式地准许或限制主体对客体访问能力及范围的一种方法。它是针对越权使用系统资源的防御措施,通过限制对关键资源的访问,防止非法用户的侵入或因为合法用户的不慎操作而造成的破坏,从而保证系统资源受控地、合法地使用。访问控制的目的在于限制系统内用户的行为和操作,包括用户能做什么和系统程序根据用户的行为应该做什么两个方面。 访问控制的核心是授权策略。授权策略是用于确定一个主体是否能对客体拥有访问能力的一套规则。在统一的授权策略下,得到授权的用户就是合法用户,否则就是非法用户。访问控制模型定义了主体、客体、访问是如何表示和操作的,它决定了授权策略的表达能力和灵活性。 若以授权策略来划分,访问控制模型可分为:传统的访问控制模型、基于角色的访问控制(RBAC)模型、基于任务和工作流的访问控制(TBAC)模型、基于任务和角色的访问控制(T-RBAC)模型等。 1 传统的访问控制模型 传统的访问控制一般被分为两类[1]:自主访问控制DAC (Discret iona ry Acces s Control)和强制访问控制MAC(Mandat ory Acces s C ontrol)。 自主访问控制DAC是在确认主体身份以及它们所属组的基础上对访问进行限制的一种方法。自主访问的含义是指访问许可的主体能够向其他主体转让访问权。在基于DAC的系统中,主体的拥有者负责设置访问权限。而作为许多操作系统的副作用,一个或多个特权用户也可以改变主体的控制权限。自主访问控制的一个最大问题是主体的权限太大,无意间就可能泄露信息,而且不能防备特洛伊木马的攻击。访问控制表(ACL)是DAC中常用的一种安全机制,系统安全管理员通过维护AC L来控制用户访问有关数据。ACL的优点在于它的表述直观、易于理解,而且比较容易查出对某一特定资源拥有访问权限的所有用户,有效地实施授权管理。但当用户数量多、管理数据量大时,AC L就会很庞大。当组织内的人员发生变化、工作职能发生变化时,AC L的维护就变得非常困难。另外,对分布式网络系统,DAC不利于实现统一的全局访问控制。 强制访问控制MAC是一种强加给访问主体(即系统强制主体服从访问控制策略)的一种访问方式,它利用上读/下写来保证数据的完整性,利用下读/上写来保证数据的保密性。MAC主要用于多层次安全级别的军事系统中,它通过梯度安全标签实现信息的单向流通,可以有效地阻止特洛伊木马的泄露;其缺陷主要在于实现工作量较大,管理不便,不够灵活,而且它过重强调保密性,对系统连续工作能力、授权的可管理性方面考虑不足。 2基于角色的访问控制模型RBAC 为了克服标准矩阵模型中将访问权直接分配给主体,引起管理困难的缺陷,在访问控制中引进了聚合体(Agg rega tion)概念,如组、角色等。在RBAC(Role-Ba sed Access C ontrol)模型[2]中,就引进了“角色”概念。所谓角色,就是一个或一群用户在组织内可执行的操作的集合。角色意味着用户在组织内的责 ? 9 ? 第6期沈海波等:访问控制模型研究综述 收稿日期:2004-04-17;修返日期:2004-06-28

模型参考自适应控制

第九章 模型参考自适应控制（Model Reference Adaptive Control ）简称MRAC 介绍另一类比较成功的自适应控制系统，已有较完整的设计理论和丰富的应用成果（驾驶仪、航天、电传动、核反应堆等等）。 §9 —１MRAC 的基本概念 系统包含一个参考模型，模型动态表征了对系统动态性能的理想要求，MRAC 力求使被控系统的动态响应与模型的响应相一致。与STR 不同之处是MRAC 没有明显的辨识部分，而是通过与参考模型的比较，察觉被控对象特性的变化，具有跟踪迅速的突出优点。 设参考模型的方程为 式(9-1-1) 式(9-1-2) 被控系统的方程为 式(9-1-3) 式(9-1-4) 两者动态响应的比较结果称为广义误差,定义输出广义误差为 e = y m – y s 式(9-1-5)； X A X Br y CX m m m m m ? =+= X A B r y CX S S S S S ? =+=

状态广义误差为 ε = X m – X s 式(9-1-6)。 自适应控制的目标是使得某个与广义误差有关的自适应控制性能指标J 达到最小。J 可有不同的定义，例如单输出系统的 式 (9-1-7) 或多输出系统的 式(9-1-8) MRAC 的设计方法目的是得出自适应控制率，即沟通广义误差与被控系统可调参数间关系的算式。有两类设计方法：一类是“局部参数最优化设计方法”，目标是使得性能指标J 达到最优化；另一类是使得自适应控制系统能够确保稳定工作，称之为“稳定性理论的设计方法。 §9 —2 局部参数最优化的设计方法 一、利用梯度法的局部参数最优化的设计方法 这里要用到非线性规划最优化算法中的一种最简单的方法—— J e d t = ?20 ()ττ J e e d T t = ?()()τττ

模型参考自适应控制—MIT法

一 原理及方法 模型参考自适应系统，是用理想模型代表过程期望的动态特征，可使被控系统的特征与理想模型相一致。一般模型参考自适应控制系统的结构如图1所示。 图1 一般的模型参考自适应控制系统 其工作原理为，当外界条件发生变化或出现干扰时，被控对象的特征也会产生相应的变化，通过检测出实际系统与理想模型之间的误差，由自适应机构对可调系统的参数进行调整，补偿外界环境或其他干扰对系统的影响，逐步使性能指标达到最小值。 基于这种结构的模型参考自适应控制有很多种方案，其中由麻省理工学院科研人员首先利用局部参数最优化方法设计出世界上第一个真正意义上的自适应控制律，简称为MIT 自适应控制，其结构如图2所示。 图2 MIT 控制结构图 系统中，理想模型Km 为常数，由期望动态特性所得，被控系统中的增益Kp 在外界环境发生变化或有其他干扰出现时可能会受到影响而产生变化，从而使其动态特征发生偏离。而Kp 的变化是不可测量的，但这种特性的变化会体现在广义误差e 上，为了消除或降低由于Kp 的变化造成的影响，在系统中增加一个可调增益Kc ，来补偿Kp 的变化，自适应机构的任务即是依据误差最小指标及时调整Kc ，使得Kc 与Kp 的乘积始终与理想的Km 一致，这里使用的优化方法为最优梯度法，自适应律为： ??+=t m d y e B Kc t Kc 0)0()(τ Yp Ym e +__ + R 参考模型 调节器被控对象 适应机构 可调系统 ———kmq(s) p(s) Kc Kp q(s)-----p(s)适应律 R ym yp e +-

MIT 方法的优点在于理论简单，实施方便，动态过程总偏差小，偏差消除的速率快，而且用模拟元件就可以实现；缺点是不能保证过程的稳定性，换言之，被控对象可能会发散。 二 对象及参考模型 该实验中我们使用的对象为： 1 22) ()()(2 ++= =s s s p s q K s G p p 参考模型为： 1 21) ()()(2 ++= =s s s p s q K s G m m 用局部参数最优化方法设计一个模型参考自适应系统，设可调增益的初值Kc(0)=0.2，给定值r(t)为单位阶跃信号，即r(t)=A ×1(t)。A 取1。 三 自适应过程 将对象及参考模型离散化，采样时间取0.1s ，进而可得对象及参考模型的差分方程分别为： )2(0044.0)1(0047.0)2(8187.0)1(8079.1)(-+-+---=k r k r k y k y k y m )2(0088.0)1(0094.0)2(8187.0)1(8097.1)(-+-+---=k u k u k y k y k y p p p 其中u 为经过可调增益控制器后的信号。编程进行仿真，经大量实验发现，取修正常数B 为0.3，可得较好的动态过度过程，如下图3所示：

(完整版)访问控制

访问控制 在计算机系统中，认证、访问控制和审计共同建立了保护系统安全的基础。认证是用户进入系统的第一道防线，访问控制是鉴别用户的合法身份后，控制用户对数据信息的访问。访问控制是在身份认证的基础上，依据授权对提出请求的资源访问请求加以控制。访问控制是一种安全手段，既能够控制用户和其他系统和资源进行通信和交互，也能保证系统和资源未经授权的访问，并为成功认证的用户授权不同的访问等级。 访问控制包含的范围很广，它涵盖了几种不同的机制，因为访问控制是防范计算机系统和资源被未授权访问的第一道防线，具有重要地位。提示用户输入用户名和密码才能使用该计算机的过程是基本的访问控制形式。一旦用户登录之后需要访问文件时，文件应该有一个包含能够访问它的用户和组的列表。不在这个表上的用户，访问将会遭到拒绝。用户的访问权限主要基于其身份和访问等级，访问控制给予组织控制、限制、监控以及保护资源的可用性、完整性和机密性的能力。 访问控制模型是一种从访问控制的角度出发，描述安全系统并建立安全模型的方法。主要描述了主体访问客体的一种框架，通过访问控制技术和安全机制来实现模型的规则和目标。可信计算机系统评估准则（TCSEC）提出了访问控制在计算机安全系统中的重要作用，TCSEC要达到的一个主要目标就是阻止非授权用户对敏感信息的访问。访问控制在准则中被分为两类：自主访问控制（Discretionary

Access Control,DAC）和强制访问控制（Mandatory Access Control，MAC）。近几年基于角色的访问控制（Role-based Access Control，RBAC）技术正得到广泛的研究与应用。 访问控制模型分类 自主访问控制 自主访问控制（DAC），又称任意访问控制，是根据自主访问控制策略建立的一种模型。允许合法用户以用户或用户组的身份访问策略规定的客体，同时阻止非授权用户访问客体。某些用户还可以自主地把自己拥有的客体的访问权限授予其他用户。在实现上，首先要对用户的身份进行鉴别，然后就可以按照访问控制列表所赋予用户的权限允许和限制用户使用客体的资源，主题控制权限的通常由特权用户或特权用户（管理员）组实现。

模型参考自适应控制—MIT法

一原理及方法 模型参考自适应系统，是用理想模型代表过程期望的动态特征，可使被控系统的特征与 理想模型相一致。一般模型参考自适应控制系统的结构如图 1所示。 其工作原理为，当外界条件发生变化或出现干扰时，被控对象的特征也会产生相应的变 化，通过检测出实际系统与理想模型之间的误差， 由自适应机构对可调系统的参数进行调整， 补偿外界环境或其他干扰对系统的影响，逐步使性能指标达到最小值。 基于这种结构的模型参考自适应控制有很多种方案，其中由麻省理工学院科研人员首先 利用局部参数最优化方法设计出世界上第一个真正意义上的自适应控制律， 简称为MIT 自适 应控制，其结构如图2所示。 图2 MIT 控制结构图 系统中，理想模型Km 为常数，由期望动态特性所得，被控系统中的增益 Kp 在外界环 境发生变化或有其他干扰出现时可能会受到影响而产生变化，从而使其动态特征发生偏离。 而Kp 的变化是不可测量的，但这种特性的变化会体现在广义误差 e 上，为了消除或降低由 于Kp 的变化造成的影响，在系统中增加一个可调增益 Kc ,来补偿Kp 的变化，自适应机构 的任务即是依据误差最小指标及时调整 Kc ,使得Kc 与Kp 的乘积始终与理想的Km 一致， 这里使用的优化方法为最优梯度法，自适应律为： t Kc(t) Kc(0) B o e y m d MIT 方法的优点在于理论简单，实施方便，动态过程总偏差小，偏差消除的速率快，而 且用模拟元件就可以实现；缺点是不能保证过程的稳定性，换言之，被控对象可能会发散 Ym R 图1 一般的模型参考自适应控制系统

对象及参考模型 该实验中我们使用的对象为： G p(s) K p q(S) P(s) 2 s22s 1 参考模型为： G m(s)K q(s) K m p(s) 1 s22s 1 用局部参数最优化方法设计一个模型参考自适应系统，设可调增益的初值Kc(0)=0.2 ,给定值r(t)为单位阶跃信号，即r(t)=A x 1(t)。A取1。 三自适应过程 将对象及参考模型离散化，采样时间取0.1s,进而可得对象及参考模型的差分方程分别为：y m(k) 1.8079 y (k 1) 0.8187y(k 2) 0.0047r(k 1) 0.0044r(k 2) y p(k) 1.8097y p(k 1) 0.8187y p(k 2) 0.0094u(k 1) 0.0088u(k 2) 其中u为经过可调增益控制器后的信号。编程进行仿真，经大量实验发现，取修正常数B为0.3，可得较好的动态过度过程，如下图3所示： input and output change af Kc change of error2 14 r 1讨1.3r- 1.2 - km 0.2r □ 18 1.2 -丨沖卜 11.1 -- □ IE 1 1 - d- a u - \1□ 12 -一 □ 8 ?■□ 9 - 0.1■ 0.6 -■0.8 -- □.oe- 07 - 0.4 -1 -□ 06- 06 --a 04■ 0.2- 1 05 -102? A - oL 0.4 ■-0 - 0 50 □50 0 50 time/seco nd tiirie/second time/so CDrd 图3仿真结果 由图3中第一个图形可以看出，在阶跃扰动后，经过一段时间对象的输出完全跟踪上了 理想模型的值，系统最终趋于稳定；由第二个图可以看出，当系统稳定后，Kp*Kc等于Km，

模型参考自适应控制

模型参考自适应控制 Document serial number【LGGKGB-LGG98YT-LGGT8CB-LGUT-

10．自适应控制 严格地说，实际过程中的控制对象自身及能所处的环境都是十分复杂的，其参数会由于种种外部与内部的原因而发生变化。如，化学反应过程中的参数随环境温度和湿度的变化而变化（外部原因），化学反应速度随催化剂活性的衰减而变慢（内部原因），等等。如果实际控制对象客观存在着较强的不确定，那么，前面所述的一些基于确定性模型参数来设计控制系统的方法是不适用的。 所谓自适应控制是对于系统无法预知的变化，能自动地不断使系统保持所希望的状态。因此，一个自适应控制系统，应能在其运行过程中，通过不断地测取系统的输入、状态、输出或性能参数，逐渐地了解和掌握对象，然后根据所获得的过程信息，按一定的设计方法，作出控制决策去修正控制器的结构，参数或控制作用，以便在某种意义下，使控制效果达到最优或近似更优。目前比较成熟的自适应控制可分为两大类：模型参考自适应控制（Model Reference Adaptive Control）和自校正控制（Self-Turning）。 模型参考自适应控制 10.1.1模型参考自适应控制原理

模型参考自适应控制系统的基本结构与图所示： 模型参考自适应控制系统 它由两个环路组成，由控制器和受控对象组成内环，这一部分称之为可调系统，由参考模型和自适应机构组成外环。实际上，该系统是在常规的反馈控制回路上再附加一个参考模型和控制器参数的自动调节回路而形成。 在该系统中，参考模型的输出或状态相当于给定一个动态性能指标，（通常，参考模型是一个响应比较好的模型），目标信号同时加在可调系统与参考模型上，通过比较受控对象与参考模型的输出或状态来得到两者之间的误差信息，按照一定的规律（自适应律）来修正控制器的参数（参数自适应）或产生一个辅助输入信号（信号综合自适应），从而使受控制对象的输出尽可能地跟随参考模型的输出。 在这个系统，当受控制对象由于外界或自身的原因系统的特性发生变化时，将导致受控对象输出与参考模型输出间误差的增大。于是，系统的自适应机构再次发生作用调整控制器的参数，使得受控对象的输出再一次趋近于参考模型的输出（即与理想的希望输出相一致）。这就是参考模型自适应控制的基本工作原理。