经历几十年生产过程控制技术的教学与研究,深刻地体会到控制范畴里面的自动调节系统理论和实践在不断地更新与发展,最为典型的是大量应用在轻工化工热工等有纯滞后惯性被控对象的比例(P)积分(I)微分(D)控制,简称PID调节(或控制),从初期完全靠实践经验手动整定PID参数,发展到PID参数与被控对象参数有着某种内在关系,摸索出一套经验整定公式,算出稍好的PID参数;很早就有人提出建立与调节误差有关的目标函数,目标函数取极值的PID参数,为最优的PID,但她一直停留在实验观察数据统计、落实到经验整定公式上,一直延续到现在:可以从现在出版的过控系统和自控理论教科书上看到。PID控制不够理想,导致出现模糊控制理论,以及神经网络和各种仿生控制理论等等。
PID调节系统为什么至今未能用计算机精确算出最小目标函数对应的最优PID参数,他的瓶颈锁在:纯滞后惯性被控对象与PID调节器构成的负反馈闭环调节系统,是一个非常复杂的在原函数和拉斯变换像函数中都有指数函数的高阶微分方程,用常规纯数学方法无法求解。只有掌握计算机科学与工程计算语言,才有可能用计算机编程求解这个特殊的高阶微分方程,按目标函数求极值,求解出最优PID参数:比例度(Kp)积分时间(Ti)微分时间(Td)。贺庆之早好几年就已经完成,没有发表,只用于指导学生结合生产实践的毕业设计上。2018年校庆60周年才全盘给出,并进行更新扩充再结合新研制的计算机编程从对象阶跃响应数据建立对象数学模型等,写成论文“有纯滞后惯性对象最优PID控制系统整体软件的编程与研究”,发表在“中华崛起。人才强国”~献礼中华人民共和国70周年。
上面文章中,只是单独提出在拉氏变换像函数与原函数中,包含指数函数这样复杂的高阶微分方程,而不写包含多种特种函数的复杂高阶微分方程,是因为表达纯滞后时间的拉氏变换函数为指数函数,它是使复杂的高阶微分方程最难求解的一项因素。
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