系统辨识在自动控制中的应用

浅析自动售票系统中自动控制技术的应用　唐　亮（广州新科佳都科技有限公司，广东广州５１００００）　【摘　要】最近几年，我国经济飞速发展，而这种发展主要是靠科学技术支撑起来的，但我国仍然与发达国家差距较大，若想缩小这种差距，就　必须以最快的速度实现自动化。本文主要介绍自动化控制技术在自动售票系统中的应用，本文首先对自动控制技术进行了详细的介绍，包括对　其技术及对其系统的介绍，对自动控制系统有一个全面的了解；接着本文介绍了自动售票系统的一些知识，其中包括自动售票系统的组成及其　各模块的功能，对自动售票系统有一个全面的了解：最后本文着重介绍了自动控制技术在自动售票系统中的应用情况，将自动控制技术的优势　发挥到极致。　【关键词】自动售票系统；自动控制技术ｉ交通阻塞　【中图分类号】ＴＰ２７３．５　【文献标识码】Ｂ　【文章编号】１００６—４２２２（２０１３）１０—００７２—０３　引舌　众所周知，现在各大城市都出现了交通阻塞问题，为了解　决这种日益突出的交通拥挤难题．各大城市都开始了建设地　铁等交通工具．交通工具的建设也逐渐成为各个城市的重点　投资项目，因此会有自动售票系统的出现。自动售票系统主要　用来自动售票及自动检测票及解决费用等的问题．一般自动　售票系统主要由计算机系统、售票机、检测票机、补票机等模　块组成。目前自动控制技术也得到了广泛的应用．因自动化比　手动要准确、迅速且误差小．因此其渐渐取代了人工处理的方　式。本文主要讲述的就是自动控制系统在自动售票系统中的　应用。　１自动控制技术的概述　１．１自动控制技术的介绍　自动控制技术本是工程学科的一个分支系统．它的应用　能极大的提高工作效率，降低工作的复杂性、危险性、及使任　务简易可行。自动控制系统主要是对动态系统产生直接的影　响，使用这种方法就能使系统的输出值靠近我们比较理想的数　据。从自动控制技术的方法方面来研究，自动控制技术的基础　主要是建立在数学的系统理论上面的。据资料显示，自动控制　技术产生于２０世纪，由诺伯特・维纳和鲁道夫・卡尔曼提出的。　目前．我问过各个不同的科学技术领域中，自动控制技术　起着至关重要的作用．重要性起着越来越重要的作用。自动控　制技术不同于手动控制的地方在于其是在没有工作人员直接　参加的情况下．能够通过额外的相关装置来使机器工作，使工　作中的相关设备及设备的工作过程中的一个工作状态或是其　中的参数能够够安装一定的规律运行。自动化技术目前正逐　渐受到多方面的关注．该技术的发展是单元技术逐渐综合起　来，且自动化技术正在不断的产生较大的效益。例如，美国掀　起在ＣＩＭＳ技术方面优先采用自动化技术．其高效的效益正说　明的自动化技术的重要性　１．２自动控制系统的介绍　在自动化技术实现过程中，要实现各项复杂的任务时．首　先安装一定的连接方式将控制设备和控制事物对于连接起　来，使他们组织成一个完整的系统．该系统就是目前我们讨论　的自动控制系统。自动控制系统的结构是非常复杂的．但是不　过它的结构有多么复杂．该自动控制系统的组成部分都是分　为两个部分：①自动装置，主要起到调节作用的，其中包含的　元器件主要有仪表器件、自动装置设备；②被控对象装置，该　对象装置在一般情况下包含要控制的生产设备。　．　需要注意的是，有一种对象叫做被控对象．该被控对象是　一种生产设备，能控制各设备的一些参数。例如在化学生产过　程中用到的一些交换器、反应器等都是被控对象。但是，对象　并不是自动化生产设备的整个系统装置．当然．一个完整的设　备也有可能有多套控制系统。而不是只有一套控制系统。　在自动控制系统中还存在一种设备叫做变送器．变送器　主要用于测量元件的情况下．例如当测量元件的用途为感受　系统的各项参数的变化时。若测量元件接１２＇输出的信号与设　备所要求的数据信号不相符合的时候．就需要变送器来变化　数据信号信息。同时还有一种设备叫做调节器，调节器将个器　件与变送器传输过来的数据信号与设备上原要求的数据参数　规值进行比较．然后得到相应的差值，按照这个差值的大小。　并通过一定的运算规则，就能得到相应的电压电流等控制信　息，从而让调节器按照自己的原来工作。　推动调节机构运行的主要有三种，就是电动、气动和液　动．通过接收调节器传送出来的数据信号，相应的变化调节机　构的位置，进而产生调节作用，并让系统保持平衡。同时还有　一种设备叫做定值器．定值器能将数据参数值转变成一种统　一的信号设备，这样做能方便将信息值传输到调节器中，使之　与其它信息进行比较。　除了上述介绍的一些设备外．控制系统当然还有一些其　它的装置来协助系统的工作顺利完成，其中包括电源、减压阀　和显示仪表等装置。在自动控制系统中，必须要将被控制的参　数加到被控制的对象＂－３中去。被控参数要能保持原始的数据　值，该值就是给定值。若哪些参数影响了被控参数。都将被认　为是干扰　自动控制系统中，还有一种基本反馈控制系统，在该控制　系统中．控制设备将对被控设备施加的一定的控制压力作用．　该压力作用是取自被控量的反馈数据当中的．它主要用来改　正被控量与控制力的差值，从而控制被控制量，这就是反馈控　制的原理　蹲　●—衄■■■—啊■—■豳田＿

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Ｍａｔｌａ　ｂｑ￣，自动控制系统建模与仿真中的应用　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｔｌａｂ　ｉｎ　Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　

Ｗａｎｇ　Ｃｏｎｇ　

（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｓｈａｎｘｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００１３，Ｃｈｉｎａ）　山西大学工程学院王聪　

【摘要】运用Ｍａｔｉａｂ语言对自动控制系统进行数学建模、并介绍其在系统时域和频域方面的应用。仿真和教学实践表明，应用Ｍａｔｉａｂ大大降低了计算工作量，不仅　

可以快速获得系统性能，改善了教学手段，而且提高了学生的学习积极性，锻炼了他们分析、解决问题的能力，有利于学生更好地掌握本课程知识。　

【关键词】自动控制；Ｍａｔｉａｂ；仿真；性能分析　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ　Ｍａｄａｂ　ｌａｎｇｕａｇｅ　ｔＯ　ｍｏｄｅｌ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｉｍｅ　ｄｏｍａｉｎ　ａｎｄ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｄｏｍａｉｎ　ａｓｐｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　

ａｎｄ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍａｔｉａｂ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｇｒｅａｔｌｙ，ｎＯｔ　ｏｎｌｙ　ｃａｎ　ｏｂｔａｉｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ｑｍｃＭｙ，ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　

ｍｅｔｈｏｄｓ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｅｎｔｈｕｓｉａｓｍ　ｆｏｒ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ａｂｉｌｉｔｉｅｓ　ｔＯ　ａｎａｌｙｓｅ　ａｎｄ　ｓｏｌｖｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ＳＯ　ｈｅｌｐ　ｓｔｕｄｅｎｔｓ　ｔｏ　ｈａｖｅ　ａ　ｂｅｔｔｅｒ　ｇｒａｓｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｉｃｕｌｕｍ　

・８８・　煤矿机电　２０１３年第２期　

集散控制系统ＤＣＳ在瓦斯发电自动　

监控系统中的研究及应用　

张汉昌　

（陕西长武亭南煤业有限责任公司，陕西成阳７１３６００）　

摘　要：　针对煤矿瓦斯发电站的安全运行管理，利用计算机、通信、现代图形显示和控制等４ｃ技　

术，以通信网络为纽带研究设计了集散控制系统（ＤＣＳ）。重点阐述了该系统现场控制站、操作员　

站、通信网络单元的设计。该系统经煤矿实际运行，实现了整个瓦斯发电站的一机监控，三级管理，　

提高了电站的安全监控水平和管理效率。　

关键词：　煤矿瓦斯发电站；集散控制系统（ＤＣＳ）；一机监控　

中图分类号：ＴＰ２７７．２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００１—０８７４（２０１３）０２—００８８—０６　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＤＣＳ　ｉｎ　Ａｕｔｏ－Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　

ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　Ｇａｓ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｔａｔｉｏｎ　

Ｚｈａｎｇ　Ｈａｎｃｈａｎｇ　

（Ｓｈａａｎｘｉ　Ｃｈａｎｇｗｕ　Ｔｉｎｇｎａｎ　Ｃｏａｌ　Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｘｉａｎｙａｎｇ　７１３６００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｏｎ　ａｃｃｏｕｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓａｆｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｇａｓ　ｐｏｗｅｒ　ｓｔａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ＤＣＳ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　

Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ）ｉｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｎｄ　４Ｃ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ＣＲＴ　

ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏ１）．Ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔａｔｉｏｎ，ｏｐｅｒａｔｏｒ　ｓｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌｓ．Ｂｙ　

ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ　ｇａｓ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｏｎｅ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｈｒｅｅ　ｌｅｖｅｌ　

系统辨识方学习总结

一．系统辨识的定义

关于系统辨识的定义，Zadeh是这样提出的：“系统辨识就是在输入和输出数据观测的基础上，在指定的一组模型类中确定一个与所测系统等价的模型”。L.Ljung也给出了一个定义：“辨识即是按规定准则在一类模型中选择一个与数据拟合得最好的模型。

二．系统描述的数学模型

按照系统分析的定义，数学模型可以分为时间域和频率域两种。经典控制理论中微分方程和现代控制方法中的状态空间方程都是属于时域的范畴，离散模型中的差分方程和离散状态空间方程也如此。一般在经典控制论中采用频域传递函数建模，而在现代控制论中则采用时域状态空间方程建模。

三．系统辨识的步骤与内容

(1)先验知识与明确辨识目的

这一步为执行辨识任务提供尽可能多的信息。首先从各个方面尽量的了解待辨识的系统，例如系统飞工作过程，运行条件，噪声的强弱及其性质，支配系统行为的机理等。对辨识目的的了解，常能提供模型类型、模型精度和辨识方法的约束。

(2)试验设计

试验设计包括扰动信号的选择，采样方法和间隔的决定，采样区段（采样数据长度的设计）以及辨识方式（离线、在线及开环、闭环等的考虑）等。主要涉及以下两个问题，扰动信号的选择和采样方法和采样间隔

(3)模型结构的确定

模型类型和结构的选定是决定建立数学模型质量的关键性的一步，与建模的目的，对所辨识系统的眼前知识的掌握程度密切相关。为了讨论模型和类型和结构的选择，引入模型集合的概念，利用它来代替被识系统的所有可能的模型称为模型群。所谓模型结构的选定，就是在指定的一类模型中，选择出具有一定结构参数的模型M。在单输入单输出系统的情况下，系统模型结构就只是模型的阶次。当具有一定阶次的模型的所有参数都确定时，就得到特定的系统模型M，这就是所需要的数学模型。

(4)模型参数的估计

参数模型的类型和结构选定以后，下一步是对模型中的未知参数进行估计，这个阶段就称为模型参数估计。

(5)模型的验证