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加熱爐爐溫控制要得到理想的控制效果就需要優化,而幾乎任何優化方法都需要準確的數學模型。各種系統辨識方法是獲得準確數學模型,尤其是時變對象獲得實時模型 參數的必由之路。加熱爐爐溫對象具有一定的復雜性,使得在系統辨識方法的選擇上也 具有一定的特殊性。
系統辨識分為在線辨識和離線辨識。離線辨識是指通過采集一段時間內被控對象的 輸入和輸出數據,獲得一組輸入數據和一組輸出數據,再轉移到計算機上計算出對象參 數,辨識過程脫離控制系統。而在線辨識則是邊采集數據邊辨識,辨識過程與控制過程 同步運行。加熱爐爐溫對象參數的時變性決定了對它的辨識一定是在線辨識,只有在線 辨識才能將對象參數的變化及時反映出來,使控制器采取一定的策略消除對控制的不利 影響。辨識還有開環辨識和閉環辨識之分,一般辨識方法都是開環辨識。閉環辨識容易 引入相關干擾而使辨識失敗,少數可以使用閉環辨識的情形則必須滿足苛刻的條件,現 實情況很難滿足。而要實現對爐溫的在線辨識就必須是閉環辨識,不可能在控制過程中 允許打開閉環回路去辨識。幸運的是,普遍使用的各種數字控制系統都是離散的,輸入 和輸出基本都有一階采樣保持器,在各個采樣點之間數據保持不變。因此在一個采樣周 期之內,輸出不會反饋到輸入,對象等效為開環。只要辨識的采樣周期小于或等于主回 路的采樣周期,且主回路的采樣周期是辨識采樣周期的整數倍,就可以按照開環辨識而 不必擔心辨識失敗。因此,數字控制系統可以做到閉環的開環辨識。要實現爐溫的在線 辨識,爐溫控制器必須是數字控制系統。
加熱爐爐溫對象具有大滯后的特性,而最小二乘法辨識只適合于線性系統的參數辨 識,因為純滯后無法用輸入輸出的線性方程表示,所以最小二乘法不能辨識純滯后。而 遺傳算法辨識卻不受此特性的制約,能夠精確的辨識出對象參數和純滯后項,是非線性 對象的理想辨識工具。