專家系統(tǒng)第10章專家系統(tǒng)的推理控制

1、第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems1第第1010章章 專家系統(tǒng)的推理控制專家系統(tǒng)的推理控制 10.1 工業(yè)過程自動控制概述 1）連續(xù)過程自動化的應(yīng)用領(lǐng)域）連續(xù)過程自動化的應(yīng)用領(lǐng)域 連續(xù)過程自動化的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括冶金、化工、煉連續(xù)過程自動化的應(yīng)用領(lǐng)域主要包括冶金、化工、煉油、發(fā)電、造紙、醫(yī)藥、輕工等工業(yè)部門（支柱產(chǎn)業(yè)），油、發(fā)電、造紙、醫(yī)藥、輕工等工業(yè)部門（支柱產(chǎn)業(yè)），對國民經(jīng)濟發(fā)展起著舉足輕重的作用。對國民經(jīng)濟發(fā)展起著舉足輕重的作用。 2）連續(xù)過程自動化的特點）連續(xù)過程自動化的特點 （1）連續(xù)生產(chǎn)，過程復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，安全性要求

2、高。）連續(xù)生產(chǎn)，過程復(fù)雜，系統(tǒng)龐大，安全性要求高。 （2）對自動化技術(shù)要求高，自動化程度發(fā)展很快。）對自動化技術(shù)要求高，自動化程度發(fā)展很快。第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems210.2.1 10.2.1 推理控制概述推理控制概述 1 1）對于過程可測的擾動，采用前饋控制能有效地克服其對輸）對于過程可測的擾動，采用前饋控制能有效地克服其對輸出的影響。因此，出的影響。因此，前饋控制在過程控制中得到廣泛的應(yīng)用前饋控制在過程控制中得到廣泛的應(yīng)用。2 2）在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中，存在這樣一些情況，即有些過程）在實際工業(yè)生產(chǎn)過程中，存在這樣一些

3、情況，即有些過程的的擾動擾動、甚至過程的、甚至過程的輸出輸出是是無法測量無法測量或或難以測量難以測量的。如有些的。如有些測量儀表價格非常昂貴，有些測量裝置性能很不可靠，有些測量儀表價格非常昂貴，有些測量裝置性能很不可靠，有些檢測儀器測量死區(qū)太大，有些測量結(jié)果滯后很多等。檢測儀器測量死區(qū)太大，有些測量結(jié)果滯后很多等。 對于這類過程，由于無法測量擾動量或輸出量，也就無對于這類過程，由于無法測量擾動量或輸出量，也就無法采用前饋補償?shù)霓k法進行擾動補償。因此，采用法采用前饋補償?shù)霓k法進行擾動補償。因此，采用APCAPC是解決是解決這類這類實際問題非常有效的辦法。實際問題非常有效的辦法。10.2 推理控制

4、系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems33 3）對于輸出可測、擾動不可測的過程，可以采用降維狀態(tài)）對于輸出可測、擾動不可測的過程，可以采用降維狀態(tài)觀測器，先估計出擾動量觀測器，先估計出擾動量d d（不可測），然后根據(jù)擾動的估（不可測），然后根據(jù)擾動的估計值進行前饋控制。計值進行前饋控制。4 4）對于擾動和輸出均不可測的過程，不得不采用）對于擾動和輸出均不可測的過程，不得不采用控制二次控制二次輸出輸出的方法，的方法，間接間接地對過程的主要輸出進行地對過程的主要輸出進行控制控制。 10.2.2 常規(guī)控制系統(tǒng)常規(guī)控制系統(tǒng) 常規(guī)控制系統(tǒng)結(jié)

5、構(gòu)圖如圖常規(guī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1 1。推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems4圖圖1 1 常規(guī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖常規(guī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 主要輸出主要輸出過程的不過程的不可測擾動可測擾動二次輸出二次輸出第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems5 圖圖1 1各部分的作用如下：各部分的作用如下： R(s)R(s)為過程的設(shè)定值為過程的設(shè)定值 Y(s)Y(s)為過程的主要輸出為過程的主要輸出 Ys(s)Ys(s)為過程的二次輸出為過程的二次輸出 Gp(s)Gp(s)和和 Gps(s

6、)Gps(s)為控制通道的傳遞函數(shù)為控制通道的傳遞函數(shù) A(s)A(s)和和B(s)B(s)為擾動通道的傳遞函數(shù)為擾動通道的傳遞函數(shù) D(s)D(s)為過程的不可測擾動為過程的不可測擾動推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems6 在常規(guī)調(diào)節(jié)器的作用下，系統(tǒng)的主要輸出為：在常規(guī)調(diào)節(jié)器的作用下，系統(tǒng)的主要輸出為： 系統(tǒng)的二次輸出為：系統(tǒng)的二次輸出為： 若采用若采用PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器， )()()(1)()()()()()()(1)()(sDsGpssGcsGpsGcsAsBsRsGpssGcsGpsGcsY )()()(1)()

7、()()(1)()(sDsGpssGcsAsRsGpssGcsGpssGcsYssTKcsGcI11)(推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems71 1）在設(shè)定值）在設(shè)定值R(s)R(s)為階躍擾動作用下，系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)偏差為階躍擾動作用下，系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)偏差分別為：分別為： 主要輸出的穩(wěn)態(tài)值：主要輸出的穩(wěn)態(tài)值：R(0)-Y(0)=1-Gp(0)/Gps(0)R(0)R(0)-Y(0)=1-Gp(0)/Gps(0)R(0) 二次輸出的穩(wěn)態(tài)值：二次輸出的穩(wěn)態(tài)值：R(0)-Ys(0)=0R(0)-Ys(0)=02 2）在不可測階

8、躍擾動作用下，系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)偏差分別為：）在不可測階躍擾動作用下，系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)偏差分別為： 主要輸出：主要輸出：Y(0)=B(0)-A(0)Gp(0)/Gps(0)D(0)Y(0)=B(0)-A(0)Gp(0)/Gps(0)D(0) 二次輸出：二次輸出：Ys(0)=0Ys(0)=0式中式中: Y(0)Y(0)和和Ys(0)Ys(0)表示輸出的穩(wěn)態(tài)值，表示輸出的穩(wěn)態(tài)值， Gp(0)Gp(0)和和 Gps(0)Gps(0)表示控制通道的靜態(tài)增益，表示控制通道的靜態(tài)增益， A(0)(0)和和 B(0)B(0)表示擾動通道的靜態(tài)增益。表示擾動通道的靜態(tài)增益。推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inf

9、erential Control of Expert Systems8 3) 3)結(jié)論結(jié)論 對于上述系統(tǒng)，當(dāng)采用對于上述系統(tǒng)，當(dāng)采用PIPI調(diào)節(jié)器時，在設(shè)定值階躍擾動調(diào)節(jié)器時，在設(shè)定值階躍擾動和不可測階躍擾動作用下，系統(tǒng)的和不可測階躍擾動作用下，系統(tǒng)的二次輸出穩(wěn)態(tài)值是無偏二次輸出穩(wěn)態(tài)值是無偏差的差的，但系統(tǒng)的主要輸出的穩(wěn)態(tài)值是有偏差的。，但系統(tǒng)的主要輸出的穩(wěn)態(tài)值是有偏差的。 推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems9 10.2.3 10.2.3 推理控制的產(chǎn)生推理控制的產(chǎn)生 推理控制的基本思想是由美國的推理控制的基本思想是由

10、美國的Coleman BrosilowColeman Brosilow和和Martin Tong Martin Tong 于于19781978年提出來的，推理控制就是針對過程年提出來的，推理控制就是針對過程控制中存在的上述問題提出的一種改進的控制算法。控制中存在的上述問題提出的一種改進的控制算法。 1 1）推理控制的基本思想）推理控制的基本思想 建立被控對象的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)對系統(tǒng)過程輸出性能建立被控對象的數(shù)學(xué)模型，根據(jù)對系統(tǒng)過程輸出性能的要求，通過數(shù)學(xué)推理導(dǎo)出控制系統(tǒng)所應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)形式，的要求，通過數(shù)學(xué)推理導(dǎo)出控制系統(tǒng)所應(yīng)具有的結(jié)構(gòu)形式，再通過二次輸出來推算出主要輸出和不可測擾動。再通過二次輸

11、出來推算出主要輸出和不可測擾動。 與其他控制算法相比，推理控制算法具有明顯的優(yōu)勢。與其他控制算法相比，推理控制算法具有明顯的優(yōu)勢。 推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems10 2 2）推理控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)）推理控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 對于圖對于圖(1)所示的過程采用推理控制，可以重新構(gòu)建所示的過程采用推理控制，可以重新構(gòu)建系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖(圖圖2)，這時，由于主要輸出，這時，由于主要輸出Y(s)和擾動和擾動D(s)均不可測，所要設(shè)計的推理控制部分只有將過程的二次輸均不可測，所要設(shè)計的推理控制部分只有將過程的二次輸出出Ys(s

12、)作為輸入，而其輸出作為作為輸入，而其輸出作為M(s)作為過程的輸入：作為過程的輸入： 推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems11圖2 推理控制系統(tǒng)框圖推理控制系統(tǒng)框圖 推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems12 為了克服不可測擾動的影響，待設(shè)計的推理控制器的為了克服不可測擾動的影響，待設(shè)計的推理控制器的傳遞函數(shù)應(yīng)具有的形式：傳遞函數(shù)應(yīng)具有的形式： (2-1) (2-2) 由由(2-1)、(2-2) ，得到：，得到： (2-3) 定義：定義： (2-4

13、) )()()(1sDsGsGpssAsYs)()()()()()(sYssGsGpsDsBsY )()()(1)()()()()(sDsGsGpssAsGsGpsDsBsY)()(1)()()(sGsGpssGsGpsEdef推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems13由由(2-3)、(2-4) ，得到：，得到： 若取若取 (2-5)則可完全消除不可測擾動對輸出的影響。則可完全消除不可測擾動對輸出的影響。 若滿足式若滿足式(2-5)，則由，則由(2-4)可得出：可得出： (2-6)由此可以得出如下由此可以得出如下結(jié)論結(jié)論：

14、 推理控制部分的傳遞函數(shù)推理控制部分的傳遞函數(shù)G(s)是由被控過程的動態(tài)是由被控過程的動態(tài)特性決定的，特性決定的，G(s)的實現(xiàn)只能通過建立過程各通道的數(shù)學(xué)的實現(xiàn)只能通過建立過程各通道的數(shù)學(xué)模型來完成。模型來完成。)()()()()(sDsEsAsBsY)()()(sAsBsE)()()()()(sGpSEsGpssEsG推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems14 將過程各通道數(shù)學(xué)模型上面加上將過程各通道數(shù)學(xué)模型上面加上“”，以區(qū)別于過，以區(qū)別于過程本身的數(shù)學(xué)模型。所以有：程本身的數(shù)學(xué)模型。所以有： (2-7) 式中：式中

15、： 推理控制部分的輸出則為：推理控制部分的輸出則為： 即：即： (2-8)()()()()(spGSEspsGsEsG)()()(sAsBsE)()()()()()()()(sYsspGSEspsGsEsYssGsM)()()()()(1)(sEsMspsGsYsspGsM推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems15 令，令， 則由式則由式(2-8)可以畫出如圖可以畫出如圖(3)中虛線左側(cè)部分所示的推理控中虛線左側(cè)部分所示的推理控制系統(tǒng)的框圖。制系統(tǒng)的框圖。 其中其中 稱為推理控制器；稱為推理控制器； 稱為估計器。稱為估計器

16、。 )(1)(spGsGI)(sGI)(sE推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems16圖圖2 2 推理控制系統(tǒng)框圖推理控制系統(tǒng)框圖第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems17 由圖可見，推理控制由三個基本部分組成：由圖可見，推理控制由三個基本部分組成： （1）信號分離部分）信號分離部分 當(dāng)當(dāng) 時，由圖時，由圖(3)可得可得 ： 實現(xiàn)了將不可測擾動實現(xiàn)了將不可測擾動D(s)對對Ys(s)的影響分離出來的目的。的影響分離出來的目的。（2）估計器）估計器 從圖中可以看出，

17、當(dāng)從圖中可以看出，當(dāng) 且當(dāng)且當(dāng) 估計器的輸出為。估計器的輸出為。 )(sGpsspsG)()()()()(sDsAsMspsGsYs)(sE )(sGpsspsG)()()()(sBsBsAsA，推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems1810.2.4 推理控制器推理控制器Gi(s)Gi(s)的設(shè)計的設(shè)計1）設(shè)計推理控制器）設(shè)計推理控制器 理論上，推理控制器傳遞函數(shù)為：理論上，推理控制器傳遞函數(shù)為：Gi(s)1/ p(s)， 但這種結(jié)構(gòu)物理上無法實現(xiàn)，因此需要給但這種結(jié)構(gòu)物理上無法實現(xiàn)，因此需要給 Gi(s) 串聯(lián)一個串聯(lián)一

18、個濾波器，當(dāng)濾波器，當(dāng)p(s)具有以下形式：具有以下形式： 從而可以抵消不可測擾動對主要輸出的影響。從而可以抵消不可測擾動對主要輸出的影響。若所有模型都準(zhǔn)確，則在設(shè)定值擾動作用下的過程輸出為若所有模型都準(zhǔn)確，則在設(shè)定值擾動作用下的過程輸出為 Y(s)=R(s), 在不可測擾動在不可測擾動D(s)的作用下，過程的主要輸出為的作用下，過程的主要輸出為 Y(s)=0。推理控制系統(tǒng))(/ )()(spGsGsGFI第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems19 設(shè)設(shè) 的形式為：的形式為： 式中式中 包含了中全部右半包含了中全部右半s平面上的零點。

19、平面上的零點。 為使之可實現(xiàn)，且在模型準(zhǔn)確時，使系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)為使之可實現(xiàn)，且在模型準(zhǔn)確時，使系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)偏差為偏差為0，濾波器可設(shè)計為，濾波器可設(shè)計為 (2-9) 式中式中 為為 的一個穩(wěn)態(tài)增益，引入它的目的是使的一個穩(wěn)態(tài)增益，引入它的目的是使 時，時，n為的分母與分子為的分母與分子s多項式的階次之差，多項式的階次之差， 為濾波器的時間常數(shù)。為濾波器的時間常數(shù)。 推理控制系統(tǒng)sppesGsGspG)()()()(spG) 1()(1sTsGimipnFpspFsTGesGsG) 1)(0 ()()() 0 (pG)(sGp1) 0 ( FGFT第10章 ES的推理控制Inferential

20、 Control of Expert Systems20加入濾波器的實際推理控制器就成為：加入濾波器的實際推理控制器就成為： (2-10) 根據(jù)圖根據(jù)圖(3)，在實際的作用下，系統(tǒng)輸出為：，在實際的作用下，系統(tǒng)輸出為： (2-11)在所有模型都準(zhǔn)確的條件下，在所有模型都準(zhǔn)確的條件下， (2-12)由此可得出結(jié)論：由此可得出結(jié)論： 推理控制系統(tǒng)nFIsTspGpGsG) 1)() 0 (1)()()()()()()()()()()(sDsAsAsBsRsGsGsDsBsYIp)()()(1 )()()(sDsBsGsRsGsYFF第10章 ES的推理控制Inferential Control o

21、f Expert Systems212）結(jié)論）結(jié)論結(jié)論結(jié)論1. 在實際的推理控制系統(tǒng)中，即使所有的模型都準(zhǔn)確，在實際的推理控制系統(tǒng)中，即使所有的模型都準(zhǔn)確， 系統(tǒng)主要輸出也不可能在設(shè)定值階躍擾動作用下完全動系統(tǒng)主要輸出也不可能在設(shè)定值階躍擾動作用下完全動態(tài)跟蹤，從而也不能實現(xiàn)不可測擾動作用的完全補償；態(tài)跟蹤，從而也不能實現(xiàn)不可測擾動作用的完全補償；結(jié)論結(jié)論2. 輸出的動態(tài)響應(yīng)主要取決于濾波器的特性。輸出的動態(tài)響應(yīng)主要取決于濾波器的特性。 若濾波器的穩(wěn)態(tài)增益為若濾波器的穩(wěn)態(tài)增益為1( )：在設(shè)定值在設(shè)定值 階躍擾動作用下，系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差為：階躍擾動作用下，系統(tǒng)輸出的穩(wěn)態(tài)誤差為：在不可測階躍擾

22、動在不可測階躍擾動 作用下，輸出的穩(wěn)態(tài)偏差為：作用下，輸出的穩(wěn)態(tài)偏差為：說明系統(tǒng)仍具有很好的穩(wěn)態(tài)性能。說明系統(tǒng)仍具有很好的穩(wěn)態(tài)性能。 推理控制系統(tǒng)1)0(FG)(sR0)0()0(YR)(sD0)0(Y第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems22 如前所述，輸出的動態(tài)響應(yīng)主要取決于濾波器的特性。如前所述，輸出的動態(tài)響應(yīng)主要取決于濾波器的特性。由式由式(2-9)可知，可知， 和和 是由控制通道的模型是由控制通道的模型 決定的，只有濾波器時間常數(shù)決定的，只有濾波器時間常數(shù) 可以人為地選擇。所以，可以人為地選擇。所以，在設(shè)計濾波器時，要正確選

23、擇在設(shè)計濾波器時，要正確選擇 。 由（由（2-12）可得出，）可得出， 的大小會影響系統(tǒng)輸出響應(yīng)的的大小會影響系統(tǒng)輸出響應(yīng)的快慢?？炻?大，則輸出響應(yīng)緩慢，反之，則輸出響應(yīng)加快。大，則輸出響應(yīng)緩慢，反之，則輸出響應(yīng)加快。 因而，可以根據(jù)對輸出響應(yīng)的要求選擇因而，可以根據(jù)對輸出響應(yīng)的要求選擇 。一般，。一般， 會選會選的小一些，但如果的小一些，但如果 太小，系統(tǒng)容易在高頻擾動作用下出太小，系統(tǒng)容易在高頻擾動作用下出現(xiàn)振蕩；現(xiàn)振蕩； 的選取還應(yīng)考慮模型的準(zhǔn)確性。當(dāng)模型比較準(zhǔn)的選取還應(yīng)考慮模型的準(zhǔn)確性。當(dāng)模型比較準(zhǔn)確時，確時， 可選得小些，而若模型精度比較差，可選得小些，而若模型精度比較差， 就應(yīng)

24、選得就應(yīng)選得大些。大些。 推理控制系統(tǒng))(sGpse)(sGpFTFTFTFTFTFTFTFTFTFT第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems23 10.2.5 靜態(tài)靜態(tài)推理控制推理控制 在工業(yè)生產(chǎn)實際中，當(dāng)過程的主要輸出和擾動不能在在工業(yè)生產(chǎn)實際中，當(dāng)過程的主要輸出和擾動不能在線測量而只能定期地進行實驗室分析時，得出線測量而只能定期地進行實驗室分析時，得出 、 和和 幾乎是太不可能的。因此，也不易實現(xiàn)動態(tài)推理。在幾乎是太不可能的。因此，也不易實現(xiàn)動態(tài)推理。在這種情況下可以采用靜態(tài)推理控制。這種情況下可以采用靜態(tài)推理控制。 靜態(tài)推理控制

25、系統(tǒng)仍由三個部分組成，但推理控制器靜態(tài)推理控制系統(tǒng)仍由三個部分組成，但推理控制器和估計器以穩(wěn)態(tài)模型的形式出現(xiàn)，即：和估計器以穩(wěn)態(tài)模型的形式出現(xiàn)，即： 若不可測擾動變化范圍比較小時，可以用若不可測擾動變化范圍比較小時，可以用 和用和用 工作點附近的穩(wěn)態(tài)增益代替實際值。工作點附近的穩(wěn)態(tài)增益代替實際值。推理控制系統(tǒng))(sGp)(sA)(sB)0(1)(pIGsG)0(/ )0()(ABsE)(sE)(sGI第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems24在穩(wěn)態(tài)下，系統(tǒng)主要輸出和二次輸出為：在穩(wěn)態(tài)下，系統(tǒng)主要輸出和二次輸出為：式中式中 為二次輸出實

26、際值，為二次輸出實際值， 為主要輸出的實際值，為主要輸出的實際值， 為過程的不可測擾動實際值；為過程的不可測擾動實際值； ， ， 為為控制通道、擾動通道穩(wěn)態(tài)增益，它們可由實驗、機理分控制通道、擾動通道穩(wěn)態(tài)增益，它們可由實驗、機理分析得到。析得到。 推理控制系統(tǒng))()0()()0()(sDBsMGsYp)()0()()0()(sDAsMGsYpss)(sYs)(sY)(sD)0(Gp)0(A)0(B第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems25 當(dāng)控制通道和擾動通道穩(wěn)態(tài)模型準(zhǔn)確時，即當(dāng)控制通道和擾動通道穩(wěn)態(tài)模型準(zhǔn)確時，即 在穩(wěn)態(tài)情況下，系統(tǒng)

27、的主要輸出能跟蹤設(shè)定值的變化，在穩(wěn)態(tài)情況下，系統(tǒng)的主要輸出能跟蹤設(shè)定值的變化，并能消除不可測擾動的影響。并能消除不可測擾動的影響。 推理控制系統(tǒng))0()0()0()0()0()0()0()0(BBAAGGGGpspspp第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems2610.2.6 推理控制算法解決被控對象大滯后問題推理控制算法解決被控對象大滯后問題 在實際的工業(yè)控制過程中，被控對象往往存在不同程在實際的工業(yè)控制過程中，被控對象往往存在不同程度的純遲延，從而使被控量不能及時反映系統(tǒng)所受的擾動度的純遲延，從而使被控量不能及時反映系統(tǒng)所受的擾動。

28、即使測量信號到達(dá)了調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器接受調(diào)節(jié)信號后立。即使測量信號到達(dá)了調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器接受調(diào)節(jié)信號后立即動作，那也需要經(jīng)過純滯后時間即動作，那也需要經(jīng)過純滯后時間 以后才使被控量受到以后才使被控量受到控制。可見，這樣的控制系統(tǒng)必然會使控制過程產(chǎn)生比較控制?？梢?，這樣的控制系統(tǒng)必然會使控制過程產(chǎn)生比較明顯的超調(diào)量，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定需要較長調(diào)節(jié)時間，其控制明顯的超調(diào)量，系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定需要較長調(diào)節(jié)時間，其控制難度隨著純滯后難度隨著純滯后 與整個動態(tài)過程的比例的增加而增加。與整個動態(tài)過程的比例的增加而增加。 圖圖(4)為典型大滯后被控對象的階躍響應(yīng)過程。為典型大滯后被控對象的階躍響應(yīng)過程。推理控制系統(tǒng)第10章

29、ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems27 圖圖(4) (4) 典型大滯后對象的階躍時間響應(yīng)曲線典型大滯后對象的階躍時間響應(yīng)曲線 第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems28對象時間常數(shù)滯后時間50T當(dāng)系統(tǒng)滯后時間為當(dāng)系統(tǒng)滯后時間為 ， 時，時， 推理控制系統(tǒng)傳統(tǒng)的傳統(tǒng)的PIDPID會產(chǎn)生很大的超調(diào)量，因此不能采用會產(chǎn)生很大的超調(diào)量，因此不能采用PID 控制控制，需要采用其他控制手段。例如補償控制，預(yù)測控制、自適需要采用其他控制手段。例如補償控制，預(yù)測控制、自適應(yīng)控制、應(yīng)控制、史密斯預(yù)估

30、補償控制史密斯預(yù)估補償控制等。其中，史密斯預(yù)估補償?shù)取Ｆ渲?，史密斯預(yù)估補償方法是廣泛應(yīng)用的有效方案之一。其特點是：預(yù)先估計出方法是廣泛應(yīng)用的有效方案之一。其特點是：預(yù)先估計出被控過程在基本擾動作用下的動態(tài)特性，然后由預(yù)估器進被控過程在基本擾動作用下的動態(tài)特性，然后由預(yù)估器進行補償，使被延遲行補償，使被延遲的被控制量超前反應(yīng)到調(diào)節(jié)器，使其提的被控制量超前反應(yīng)到調(diào)節(jié)器，使其提前產(chǎn)生控制動作，從而明顯地減少系統(tǒng)的超調(diào)量，加快調(diào)前產(chǎn)生控制動作，從而明顯地減少系統(tǒng)的超調(diào)量，加快調(diào)節(jié)過程。其原理如圖節(jié)過程。其原理如圖(5)。第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert

31、 Systems29圖圖(5) 史密斯預(yù)估器補償控制原理史密斯預(yù)估器補償控制原理推理控制系統(tǒng)第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems30 推理控制系統(tǒng))(sGp)1)(sesGp（ sD sD sD圖圖(5)中，中， 是被控對象除去純延時后的傳遞函數(shù)；是被控對象除去純延時后的傳遞函數(shù)；是史密斯預(yù)估器的傳遞函數(shù)，是史密斯預(yù)估器的傳遞函數(shù)，它和調(diào)節(jié)器它和調(diào)節(jié)器 一起構(gòu)成純滯一起構(gòu)成純滯后補償器后補償器由圖由圖(5)可以得到可以得到 的傳遞函數(shù)：的傳遞函數(shù)： )1)(1sesGpsDsDsD系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為： ses

32、GpsDsGpsDsD)(1第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems31 推理控制系統(tǒng)se ty由上式看出，已經(jīng)消除了純滯后對系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響由上式看出，已經(jīng)消除了純滯后對系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響（閉環(huán)傳遞函數(shù)分母已經(jīng)不包含之后因子（閉環(huán)傳遞函數(shù)分母已經(jīng)不包含之后因子 ）。但是，）。但是，分子上的分子上的 說明被調(diào)量說明被調(diào)量 的響應(yīng)還是比設(shè)定遲延的響應(yīng)還是比設(shè)定遲延 時時間間。 而在輸出可測而擾動不可測的情況下，推理控制系統(tǒng)而在輸出可測而擾動不可測的情況下，推理控制系統(tǒng)可以簡化為圖可以簡化為圖(6)所示的結(jié)構(gòu)。此時，由于輸出可測，因此所示

33、的結(jié)構(gòu)。此時，由于輸出可測，因此不需要估計器和二次輸出，僅需要一個估計模型，如圖不需要估計器和二次輸出，僅需要一個估計模型，如圖(6)所示。所示。se第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems32 推理控制系統(tǒng)圖圖(6) 輸出可測條件下的推理控制輸出可測條件下的推理控制第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems33 推理控制系統(tǒng)從圖從圖(6)中可以得出，系統(tǒng)的輸出：中可以得出，系統(tǒng)的輸出： )()()(1)()(1)()()()(1)()(1)()(1)()(sDspGsGsGpsG

34、sBsRspGsGsGpsGspGsGsGpsGsYIIIIII)()()(sGsGsGpFI)(sGF)(sGp)(sGp)()()(1 )()()(sDsBsGsRsGsYFF控制器控制器，濾波器，濾波器的設(shè)計同上。當(dāng)?shù)脑O(shè)計同上。當(dāng)時，時，即在模型準(zhǔn)確的情況下，輸出響應(yīng)與輸出不可測情況下的即在模型準(zhǔn)確的情況下，輸出響應(yīng)與輸出不可測情況下的推理控制一樣。推理控制一樣。 對于具有很大時間遲延的過程，上面介紹的推理控制對于具有很大時間遲延的過程，上面介紹的推理控制也是一種很有效的控制算法。從這個角度看，可以把它看也是一種很有效的控制算法。從這個角度看，可以把它看成是史密斯補償控制的一種替代控制方

35、法。成是史密斯補償控制的一種替代控制方法。第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems34 推理控制系統(tǒng) 為便于比較，將史密斯補償控制機構(gòu)框圖重新安排，為便于比較，將史密斯補償控制機構(gòu)框圖重新安排，如圖如圖(7)所示：所示：圖圖(7) 重新安排的史密斯補償控制器重新安排的史密斯補償控制器第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems35推理控制系統(tǒng))(spG圖中，在過程模型圖中，在過程模型 中，中， 與常規(guī)比例積分微分與常規(guī)比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器）調(diào)節(jié)器 構(gòu)成一個等效控制器構(gòu)成一個等

36、效控制器 。當(dāng)?shù)脑鲆妗．?dāng)?shù)脑鲆孚呌谮呌?無窮大時，等效控制器無窮大時，等效控制器 。 圖圖7所示的推理控制系統(tǒng)中，推理控制器設(shè)計為所示的推理控制系統(tǒng)中，推理控制器設(shè)計為sespG)()(sGc)(sGEQ)(sGc)()(1EQsGsGpnFpIsTsGsG1)()(10FT)()(1sGsGpI0FT當(dāng)濾波器時間常數(shù)當(dāng)濾波器時間常數(shù) ， 。這就是說，當(dāng)。這就是說，當(dāng) 時，時，推理控制系統(tǒng)與調(diào)節(jié)器增益為無窮大時的史密斯補償控制系推理控制系統(tǒng)與調(diào)節(jié)器增益為無窮大時的史密斯補償控制系統(tǒng)完全等效。統(tǒng)完全等效。但是，當(dāng)過程為高階對象時，對史密斯補償控但是，當(dāng)過程為高階對象時，對史密斯補償控制來說，系統(tǒng)

37、的增益制來說，系統(tǒng)的增益 不允許取得很大。而對推理控制來不允許取得很大。而對推理控制來說，說， 也不允許取為也不允許取為0。 )(sGcFT第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems36 推理控制系統(tǒng) 因而，因而， 只能作為一個理想的控制器存在，只能作為一個理想的控制器存在，實際的實際的 和和 的性能均不可能超越它。但在實際使的性能均不可能超越它。但在實際使用時，用時， 和和 具有大致相同的性能。具有大致相同的性能。 同時，對于負(fù)特性，甚至包含不穩(wěn)定環(huán)節(jié)的被控過程，同時，對于負(fù)特性，甚至包含不穩(wěn)定環(huán)節(jié)的被控過程，圖圖(6)所示的系統(tǒng)也是有

38、效的，而且它同時兼有傳統(tǒng)所示的系統(tǒng)也是有效的，而且它同時兼有傳統(tǒng)PID控控制系統(tǒng)、前饋反饋控制系統(tǒng)和史密斯補償控制系統(tǒng)的功制系統(tǒng)、前饋反饋控制系統(tǒng)和史密斯補償控制系統(tǒng)的功能，并且可調(diào)參數(shù)少，系統(tǒng)的實用價值很大。能，并且可調(diào)參數(shù)少，系統(tǒng)的實用價值很大。 )()(1sGsGpI)(sGI)(EQsG)(sGI)(EQsG第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems37 10.310.3自適應(yīng)推理控制系統(tǒng)自適應(yīng)推理控制系統(tǒng) 由于實際工業(yè)生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和干擾的多樣性，往由于實際工業(yè)生產(chǎn)過程的復(fù)雜性和干擾的多樣性，往往無法建立其精確的二次輸出變量和

39、主要輸出變量模型往無法建立其精確的二次輸出變量和主要輸出變量模型,特別是在工業(yè)過程內(nèi)部存在參數(shù)漂移時，僅僅利用推理控特別是在工業(yè)過程內(nèi)部存在參數(shù)漂移時，僅僅利用推理控制很難得到預(yù)期的效果，這時就必須采用自適應(yīng)控制的原制很難得到預(yù)期的效果，這時就必須采用自適應(yīng)控制的原理對推理估計器模型和推理控制器模型的參數(shù)進行實時調(diào)理對推理估計器模型和推理控制器模型的參數(shù)進行實時調(diào)整，這就是整，這就是自適應(yīng)推理控制自適應(yīng)推理控制。 圖圖(8)為自適應(yīng)推理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，它是在推理控為自適應(yīng)推理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，它是在推理控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了自適應(yīng)機構(gòu)。制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了自適應(yīng)機構(gòu)。第10章 ES的推理控制In

40、ferential Control of Expert Systems38自適應(yīng)推理控制系統(tǒng) 圖圖(8) 自適應(yīng)推理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖自適應(yīng)推理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems39 自適應(yīng)推理控制系統(tǒng) 自適應(yīng)機構(gòu)根據(jù)二次輸出、控制量輸入和主要變量輸自適應(yīng)機構(gòu)根據(jù)二次輸出、控制量輸入和主要變量輸出出(由于不能實時測量，相當(dāng)有延時由于不能實時測量，相當(dāng)有延時)，實時或定期或當(dāng)推理，實時或定期或當(dāng)推理控制精度不符合要求時重新估計推理估計器的參數(shù)和修正控制精度不符合要求時重新估計推理估計器的參數(shù)和修正控制器的參數(shù)，使得對主要輸

41、出變量的控制滿足要求，采控制器的參數(shù)，使得對主要輸出變量的控制滿足要求，采用不同的建模方法和參數(shù)估計方法就組成不同的自適應(yīng)方用不同的建模方法和參數(shù)估計方法就組成不同的自適應(yīng)方法。法。 下面給出自適應(yīng)推理控制系統(tǒng)應(yīng)用于造紙產(chǎn)業(yè)的實例。下面給出自適應(yīng)推理控制系統(tǒng)應(yīng)用于造紙產(chǎn)業(yè)的實例。 造紙產(chǎn)業(yè)是僅次于電子信息和汽車產(chǎn)業(yè)的世界第三大造紙產(chǎn)業(yè)是僅次于電子信息和汽車產(chǎn)業(yè)的世界第三大產(chǎn)業(yè)。制漿是造紙行業(yè)的重要組成部分，制漿的蒸煮過程產(chǎn)業(yè)。制漿是造紙行業(yè)的重要組成部分，制漿的蒸煮過程是一個十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，是制漿過程的重要環(huán)節(jié)。是一個十分復(fù)雜的物理化學(xué)過程，是制漿過程的重要環(huán)節(jié)。 )(sGI)(EQs

42、G第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems40 自適應(yīng)推理控制系統(tǒng) 我國造紙企業(yè)的蒸煮過程的自動控制水平相當(dāng)?shù)停瘴覈旒埰髽I(yè)的蒸煮過程的自動控制水平相當(dāng)?shù)?，普遍存在蒸煮粗漿質(zhì)量波動大、粗漿得率低、能耗和化學(xué)品遍存在蒸煮粗漿質(zhì)量波動大、粗漿得率低、能耗和化學(xué)品消耗高等問題。采用先進的控制方法和手段對現(xiàn)有設(shè)備進消耗高等問題。采用先進的控制方法和手段對現(xiàn)有設(shè)備進行控制是投資少、見效快、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少污染和生行控制是投資少、見效快、提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少污染和生產(chǎn)事故、減輕工人勞動強度的有效方法。產(chǎn)事故、減輕工人勞動強度的有效方法。 紙漿的紙

43、漿的Kappa 值是紙漿的重要質(zhì)量指標(biāo)，蒸煮終點的值是紙漿的重要質(zhì)量指標(biāo)，蒸煮終點的Kappa 值直接影響后續(xù)洗滌、篩選、漂白工序以及成紙的值直接影響后續(xù)洗滌、篩選、漂白工序以及成紙的質(zhì)量。但是，至今尚未開發(fā)出可靠的蒸煮過程在線測量紙質(zhì)量。但是，至今尚未開發(fā)出可靠的蒸煮過程在線測量紙漿漿Kappa 值的儀表，紙漿值的儀表，紙漿Kappa 值的測量只能在蒸煮過程值的測量只能在蒸煮過程完成后取樣，而后才能在化驗室進行相應(yīng)測量，一般需要完成后取樣，而后才能在化驗室進行相應(yīng)測量，一般需要大約半個多小時。大約半個多小時。 第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert

44、 Systems41 自適應(yīng)推理控制系統(tǒng) 因此，尋找與紙漿因此，尋找與紙漿Kappa 值密切相關(guān)的量為輔助變量，值密切相關(guān)的量為輔助變量，通過對輔助變量的測量和控制來實現(xiàn)對通過對輔助變量的測量和控制來實現(xiàn)對Kappa 值的測量和值的測量和控制，同時考慮實際蒸煮過程的時變性、干擾的復(fù)雜性和控制，同時考慮實際蒸煮過程的時變性、干擾的復(fù)雜性和建模的誤差，采用自適應(yīng)的方法更新模型參數(shù)，即采用自建模的誤差，采用自適應(yīng)的方法更新模型參數(shù)，即采用自適應(yīng)推理控制方法將是提高適應(yīng)推理控制方法將是提高Kappa 值控制精度的有效方法。值控制精度的有效方法。在進行自適應(yīng)推理控制系統(tǒng)設(shè)計時，首先要選取輔助變量，在進行

45、自適應(yīng)推理控制系統(tǒng)設(shè)計時，首先要選取輔助變量，建立推理估計模型。其次，由于工業(yè)現(xiàn)場干擾較大，人工建立推理估計模型。其次，由于工業(yè)現(xiàn)場干擾較大，人工測量有誤差，經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理后也無法消除所有的誤差。因測量有誤差，經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理后也無法消除所有的誤差。因此，估計模型的參數(shù)自適應(yīng)方法可采用有限記憶此，估計模型的參數(shù)自適應(yīng)方法可采用有限記憶(具有移動具有移動窗窗) 的最小二乘法算法。該算法簡單，魯棒性好。這樣就可的最小二乘法算法。該算法簡單，魯棒性好。這樣就可以得出制漿蒸煮過程的自適應(yīng)推理控制結(jié)構(gòu)。以得出制漿蒸煮過程的自適應(yīng)推理控制結(jié)構(gòu)。第10章 ES的推理控制Inferential Control of

46、 Expert Systems42 本例介紹一種推理控制的交流穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)及本例介紹一種推理控制的交流穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源的結(jié)構(gòu)及工作原理，并對該電源的抗干擾性能進行分析。通過分析工作原理，并對該電源的抗干擾性能進行分析。通過分析可以看出：由于系統(tǒng)采用了推理控制技術(shù)，使得該電源的可以看出：由于系統(tǒng)采用了推理控制技術(shù)，使得該電源的抗干擾性能明顯優(yōu)于一般穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源?？垢蓴_性能明顯優(yōu)于一般穩(wěn)頻穩(wěn)壓電源。 1）推理控制的）推理控制的CVCF電源的硬件構(gòu)成電源的硬件構(gòu)成 推理控制的推理控制的CVCF電源系統(tǒng)構(gòu)成如圖電源系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，控制電所示，控制電路如圖路如圖2所示。所示。 （1）系統(tǒng)采用）系統(tǒng)

47、采用 Intel8031 作為作為 CPU，外擴，外擴8KEPROM2764，用于存放監(jiān)控程序、推理控制、鍵控及，用于存放監(jiān)控程序、推理控制、鍵控及顯示程序。顯示程序。 10.4 10.4 推理控制的推理控制的CVCFCVCF交流電源交流電源第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems43推理控制的推理控制的CVCFCVCF交流電源交流電源 第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems44第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems4

48、5 （2 2）擴展一片）擴展一片DAC0832DAC0832，以便輸出階梯正弦波，其片選，以便輸出階梯正弦波，其片選信號信號CSCS接接74LS13874LS138的的Y0Y0口，選通地址為口，選通地址為1FFFH1FFFH。 DAC0832DAC0832按單緩沖工作方式，使輸入寄存器處于鎖存狀按單緩沖工作方式，使輸入寄存器處于鎖存狀態(tài)，態(tài)，ILEILE接接5V5V，WR1WR1接接CPUCPU的寫信號的寫信號WRWR，DACDAC寄存器處于不寄存器處于不鎖存狀態(tài)，所以將鎖存狀態(tài)，所以將WR2WR2和和XFERXFER直接接地，直接接地，DAC0832DAC0832接成單極接成單極性輸出，參考

49、電壓為性輸出，參考電壓為5V5V，輸出，輸出0 05V5V的電壓。的電壓。 （3 3）擴展一片）擴展一片ADC0809ADC0809，實現(xiàn)對整流后的直流電壓進行，實現(xiàn)對整流后的直流電壓進行采樣的功能，采樣的功能，80318031的的WRWR和和74LS13874LS138的的Y1Y1口經(jīng)一個或非門接口經(jīng)一個或非門接ADC0809ADC0809的的STARSTAR和和ALEALE端，來控制端，來控制ADC0809ADC0809的啟動和地址鎖存。的啟動和地址鎖存。 （4 4）80318031的的RDRD和和74LS13874LS138的的1 1口經(jīng)或非門接口經(jīng)或非門接ADC0809ADC0809的

50、的OEOE端，控制信號的輸出。端，控制信號的輸出。 推理控制的推理控制的CVCFCVCF交流電源交流電源 第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems46 ADC0809 ADC0809的的CLKCLK由由80318031的的ALEALE上信號經(jīng)過上信號經(jīng)過2 2分頻以后提供，分頻以后提供，EOCEOC經(jīng)反向器作經(jīng)反向器作80318031的的INT1INT1中斷請求輸入線，要求中斷請求輸入線，要求CPUCPU從從P0P0上讀取上讀取A/DA/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。ADC0809ADC0809的的IN0IN0和采樣保持器和采樣保持

51、器LF198LF198的輸出端相連，故的輸出端相連，故IN0IN0上輸入的上輸入的0 015V15V范圍的模擬電范圍的模擬電壓經(jīng)壓經(jīng)A/DA/D轉(zhuǎn)換后，可由轉(zhuǎn)換后，可由80318031通過程序從通過程序從P0P0口輸入到內(nèi)部口輸入到內(nèi)部RAMRAM單元。單元。 （5 5）擴展一片）擴展一片82798279，作為擴展的，作為擴展的I/OI/O口，接口，接8 8個個LEDLED，以，以完成顯示目標(biāo)頻率、目標(biāo)電壓和反饋電壓的功能。完成顯示目標(biāo)頻率、目標(biāo)電壓和反饋電壓的功能。8 8個個LEDLED接成共陽極。接成共陽極。82798279和和80318031的連接無特殊要求，除數(shù)據(jù)線的連接無特殊要求，除

52、數(shù)據(jù)線P0P0口、口、WRWR、RDRD可直接連接外，可直接連接外，CSCS由由74LS13874LS138的的Y2Y2口進行片選。口進行片選。 推理控制的推理控制的CVCFCVCF交流電源交流電源 第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems47 時鐘由時鐘由ALEALE提供，提供，A0A0接接80318031的的P2.0P2.0口，中斷請求口，中斷請求IRQIRQ經(jīng)經(jīng)反向器與反向器與80318031的的INT0INT0相連。相連。 82798279同時擴展鍵盤的接口，實現(xiàn)運行、停止、清零、同時擴展鍵盤的接口，實現(xiàn)運行、停止、清零、復(fù)位功

53、能鍵的控制。規(guī)定掃描線（復(fù)位功能鍵的控制。規(guī)定掃描線（SL0SL0SL1SL1）為列線，在）為列線，在此以連接此以連接74LS13874LS138的輸出的輸出T0T0和和T1T1為列線，實現(xiàn)為列線，實現(xiàn)2 28 8的鍵盤的鍵盤功能。回復(fù)線（功能?；貜?fù)線（RL0RL0RL7RL7）為行線。）為行線。 由由80318031的的P2.5P2.5、P2.6P2.6、P2.7P2.7口經(jīng)口經(jīng)74LS13874LS138進行地址譯進行地址譯碼，各擴展芯片的地址由此確定。碼，各擴展芯片的地址由此確定。 推理控制的推理控制的CVCFCVCF交流電源交流電源 第10章 ES的推理控制Inferential Co

54、ntrol of Expert Systems48 2 2）系統(tǒng)軟件設(shè)計）系統(tǒng)軟件設(shè)計 應(yīng)用軟件分為四大部分：振蕩部分、采樣部分、調(diào)應(yīng)用軟件分為四大部分：振蕩部分、采樣部分、調(diào)幅部分、通信部分。幅部分、通信部分。 為了防止嚴(yán)重干擾時為了防止嚴(yán)重干擾時“飛飛”程序，在每個程序之間程序，在每個程序之間安放軟陷阱，即在各個子程序之間放入幾條安放軟陷阱，即在各個子程序之間放入幾條NOPNOP指令。指令。這樣，發(fā)現(xiàn)異常時可強制程序從頭執(zhí)行。這樣，發(fā)現(xiàn)異常時可強制程序從頭執(zhí)行。 在軟件設(shè)計中采用模塊化子程序結(jié)構(gòu)，其主程序和在軟件設(shè)計中采用模塊化子程序結(jié)構(gòu)，其主程序和推理控制子程序的流程結(jié)構(gòu)見圖推理控制子程

55、序的流程結(jié)構(gòu)見圖3 3。推理控制的推理控制的CVCFCVCF交流電源交流電源 第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems49第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems50 （1）振蕩器子程序）振蕩器子程序 該程序模塊要求得到一個頻率可調(diào)的高頻率穩(wěn)定度的該程序模塊要求得到一個頻率可調(diào)的高頻率穩(wěn)定度的階梯正弦波。要求頻率可調(diào)范圍為階梯正弦波。要求頻率可調(diào)范圍為45Hz65Hz，精度要，精度要求為求為0.1Hz。 在振蕩程序中，采用在振蕩程序中，采用8031的的T1定時方法，因為定時方法，

56、因為T1工作工作方式不占用方式不占用CPU時間。在整個單片機運行期間，振蕩部分時間。在整個單片機運行期間，振蕩部分的定時是自始至終的，故采用的定時是自始至終的，故采用T1定時方式定時方式2（可以自動重（可以自動重新裝入的新裝入的8位定時器位定時器/計數(shù)器）進行定時，在不占用計數(shù)器）進行定時，在不占用CPU的的時間里，時間里，CPU可以處理其它程序和任務(wù)?？梢蕴幚砥渌绦蚝腿蝿?wù)。 推理控制的推理控制的CVCFCVCF交流電源交流電源 第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems51 將一個正弦波周期分為正半周和負(fù)半周兩部分，半波將一個正弦波周

57、期分為正半周和負(fù)半周兩部分，半波時間為時間為1/（2f），將這半波時間分成），將這半波時間分成90份，則定時時間為份，則定時時間為t=1/（180f）,代入代入T=28tfo/12的的T1初值計算公式初值計算公式(式中式中fo為晶振頻率為晶振頻率)，得出定時時間常數(shù)，可將，得出定時時間常數(shù)，可將45Hz65Hz的的定時時間都算出來并列成表格（如表定時時間都算出來并列成表格（如表1所示），設(shè)置一個查所示），設(shè)置一個查表程序，在輸出不同頻率時從表上調(diào)取不同的表程序，在輸出不同頻率時從表上調(diào)取不同的T值。值。 推理控制的推理控制的CVCFCVCF交流電源交流電源 第10章 ES的推理控制Infere

58、ntial Control of Expert Systems52頻率時間常數(shù)頻率時間常數(shù)45HzT=C2H56HzT=CEH46HzT=C3H57HzT=CDH47HzT=C5H58HzT=D0H48HzT=C6H59HzT=D0H49HzT=C7H60HzT=D1H50HzT=C8H61HzT=D2H51HzT=C9H62HzT=D3H52HzT=CAH63HzT=D3H53HzT=CBH64HzT=D4H54HzT=CCH65HzT=D5H55HzT=CDh表表1 1 頻率與頻率與定時時間常數(shù)表定時時間常數(shù)表第10章 ES的推理控制Inferential Control of Exper

59、t Systems53 DAC0832 DAC0832輸出正弦波，正弦波的產(chǎn)生也是通過查表得輸出正弦波，正弦波的產(chǎn)生也是通過查表得到，將半波分成到，將半波分成9090份，即每份，即每2 2度為一個階梯，用度為一個階梯，用MATLABMATLAB編編一小程序?qū)⑺钄?shù)列成表格，每隔時間一小程序?qū)⑺钄?shù)列成表格，每隔時間t t查表一次，當(dāng)查查表一次，當(dāng)查表表9090次后，通過次后，通過DAC0832DAC0832的輸出可得出一個半波，再通過的輸出可得出一個半波，再通過反向器疊加后得一正弦波。各階梯值對應(yīng)的角度、輸出電反向器疊加后得一正弦波。各階梯值對應(yīng)的角度、輸出電壓及輸入數(shù)字量如表壓及輸入數(shù)字量如

60、表2 2所示。所示。推理控制的推理控制的CVCFCVCF交流電源交流電源 第10章 ES的推理控制Inferential Control of Expert Systems54UDECHEXUDECHEX00.078000H461.797925CH20.078404H481.856955FH40.176909H501.9149862H60.254130Dh521.97310165H80.3521812H542.03110468H100.4302216H562.0701066AH120.527271Bh582.1291096DH140.606311FH602.1681116FH160.68435