摘 要 ： 单 片机 由 于受 内存容量及 运 算速 度的 限制 ，用 于最优控 制是很 困难的 文章提 出 种参数 最优控制 器的 离散 设计方 法使单 片机 能实现参数 最优控 制器 关键词 ： 计 算机应 用； 片机技 术 单 最优控 制： 设计方法 离散 中 图分 类 号 ：ＴＰ ９． ２ ３１ 文献 标 识 码 ：Ａ

  在分 布式 直接数字 控制制（ Ｄ ） Ｄ Ｃ系统 ，控制器是层 次结 构 中的最低 模块 ，用微处理 器或单 片 机实现 Ｄ Ｃ 算 法 过去用 于过程控制 的新算法 的设计 问题未受到足够的重视 事实上 ，制造过 Ｄ 程控制 系统的单位 提供 的系统 只能实现经典 的离散 Ｐ Ｄ 算法和 控制 作用 近来 、才 把注意力集 Ｉ 中于只需要有 限的内存容 量和计算能力的更加新颖 的控 制理论 。因此 ，能选择单片微机实现控制 作用 ，用来控制工业 过程 。 离散控制器 的参数能用 最优化计 算步骤来确定 ． 当控制器的设置值在一般时间 只调整一次 的 ．

  （ ） 模型的参数必须是易 于辨 识的 。 １ （ ２） 控制器 的设置值 必须 是直 接 由过程模 型的参数来确定 ，而不是用迭代计算 （ 在线控制 的计算 必须有效 地进行 ，必须避免迭代过程和超越 函数 的求值 。 ３Ｊ 为满足上述第一个条 件 ，一般会用 由阶跃 响应得 到的离散时 间模型 它能反映 出许 多过程 的特性 一在过 去几 十年 间 ，过程 控制工程人员 已成功地把这种模型用于模 拟式控制器 的准定 。

  情况 Ｆ，可以采 用参 数最 优控 制器（０ ）～Ｉ 于用 给定 的性 能指标最 优法 的方 法求 出最 优置 Ｐ ｃ” 。对

  值的问题 ，本文提 出一个准最 优解 换 句话说 ，我们给出的是用过程参数 和采样时问表达最优设

  置值的 非常 准确 的近 似公式 所 以 ，控 制器 的设置是 准最优 的（Ｐ Ｃ ，能用 简洁 的公式直 接求 ＮＯ） 出 。这样 ，准最优准定所需 的 内存容量和计算量不大 ，即使在过程控制 的工作点经常 变化 的情况

  下、允许 使用 Ｎ Ｏ 。于是 ，使单 片机实现参数最优控制器成为可能 ＰＣ

  由于单 片机的计算能力 和存贮 容量有限 ，只有几种过程模型和控制算法能用单 片机来实现 。 当计算能 力有 限时 ，适用 于数 字式控制模型和算法的特点是【： ， Ｉ

  文 章 编 号 ： １０ — ３ Ｘ （ ０ ２ 卜 ０ ４— ６ ０ ８ ４ ８ ２ ０ ）Ｏ ０ ８ ０

  以 ，通常用 于模拟式 控制器的准 定法则不能适用 ，一定要采用最 优化计算步骤 ｛ ２） 过 程 中有很 多个控制 回路 。 ｛ ３） 控 制 没置值 根据工作点 的变化在一段 时间必须调整一次 。 第 二种 和第三 种情 况的原 因是 由于这种控制器 的基本特性 ，即设置值必须 由性能指标最小化

  回路 ，只有少数产 品能提供 自适 应增 益 。但是 ，多数过程控制研究人员相信 ．微计算机包括单片 机能用 于比离散 ＰＤ算法更先进 的控 制技术 。 Ｉ

  Ｊ ＲＮＡ Ｉ ＨＵＡ Ｉ Ｔ Ｔ ＥＯＦ ＯＵ ＬＯＦＳＣ Ｎ ＮＳ Ｉ ＵＴ ＬＧＨＴＩ Ｉ ＮＤＵＳ ＹＮＤ ｃＨＥ ｃ ＬＴ ＣＨＮＯＬ Ｙ ＴＲ Ａ Ｍ【Ａ Ｅ ＯＧ

  Ｉ 有 满足 上述 第 二个 条件 和第三 个 条件的那 些控 制算 法才 能很好地用 于 过程 控制 而先进 ｝ Ｉ ； 【 的控 制技术 ．如 白适应控制 、多变量控制 、过程辨识等 ，因包含复杂 的计算 ，常妨碍 它们得到广 泛的应用 ．近来 ，制作的完整过程 控制管理系统 的单位生产 了单 回路数字式微机通用 过程控制器 ，可用作独 ．

  用作独 立的调节 器的时候 ，更适用 的先进算法是最小拍控制和参数最优控制 一在一些专 门的

  应用 中 ，可 采用基 于最 优控制的状态变量控制器 参数最优控制算法非常适合 于下列情 况 ：

  （ ） 如果采样 时间较 长 ，ＰＤ作 用离散化后就不能很好地给 出Байду номын сангаас续控制器 的近似情况 所 １ Ｉ

  来得到 。众所 周知 ，只有对很低阶 的过程 和控制 器才能求得解析解 然而 ，不幸 的是这些算法的 特点是计算工 作量及所 需的 内存容量相 当大 。因此 ，有必要研究一种改进算法 的数值特性使需要

  本 文中 ．我们推导 出一组近似解析公式 ，能 以过程 的特性 参数 和采样 时间 的函数形 式 ，给出 最优参数 的设置值 。 如果选用 控制偏差 的均方根作 为最小 化的性能 指标 ，这些 公式给 出的最优参数准确性很高 这样 ，当选 择较长的采样时间时 ，能用单 片机实现 参数最优控制器 ，避免 了数值最优化 的复杂计

  五的闭耶 调节器 ，或用作控 制系统的 一个控制模块 然 而 ，这些控制器 的结构 只能实 现一个 ＰＤ Ｉ

  洼 强 国 （１４ 一 Ｊ， 男 江 苏 苏 州＾ ，副 教 撞 硕 士 ＋主 要 从 事 计 算 机应 用 、 自动拄 制研 宄 ９４