1引言
　　現(xiàn)在，以被控對象的數(shù)學模型為基礎的現(xiàn)代控制理論得到了很大的發(fā)展，但是由于大量實際被控對象給不出合適的數(shù)學模型，現(xiàn)代控制理論在許多場合遇到了困難�！白赃m應控制”、“模糊控制”、“預測控制”、“智能控制”、“專家系統(tǒng)”等方法的出現(xiàn)，試圖解決對模型的依賴問題。但實質(zhì)上仍沒有擺脫模型框架的束縛，有時還要用到建模及系統(tǒng)辨識等手段。這些方法已用于一些動態(tài)過程控制中。但由于控制算法復雜，不能適應未知非線性，不能抑制不確定強干擾，所以其應用范圍仍受到很大限制。
　　文獻［１］提出了多輸入單輸出非線性系統(tǒng)的不依賴于系統(tǒng)的數(shù)學模型的控制算法，并稱之為無模型控制律。經(jīng)過多年的研究，無模型控制技術(shù)已達到了實用階段。根據(jù)這一理論設計制造出的無模型控制器在煉油、化工、輕工、焦炭、化肥、造紙及電力等行業(yè)應用，收到了滿意的效果。
　　根據(jù)實際需要，作為無模型控制器應用的一個新領域，在我們研制的在線智能露點檢測儀中應用無模型控制律作為儀表內(nèi)相應參數(shù)的控制方法，取得了控制穩(wěn)定、檢測精度高、反應快速等良好的使用效果。
　　本文在工程實踐的基礎上，對無模型控制律一般形式的各參數(shù)的工程意義及參數(shù)組態(tài)進行介紹和分析，并針對其在儀表檢測中的使用進行說明和探討。
2無模型控制律的一般形式及各參數(shù)的工程意義
　　“無模型控制器”是“無需建立模型的自適應控制器”的簡稱，它的控制算法由基本無模型控制算法和功能組合算法兩部分組成。無模型控制律的一般形式：
到。G(…)是適當?shù)暮瘮?shù)，表示控制律的功能組合部分。而

　　A，b,C,d,α，β，σ是無模型控制律的組態(tài)參數(shù)，無模型控制律的算法的功能組合部分由一系列功能算法經(jīng)適當?shù)慕Y(jié)合而組成。這些參數(shù)的工程含義如下：
　　λk是偏差y0－y(k)的放大、縮小倍數(shù)，即偏差的增益。
　　gk，在系統(tǒng)平穩(wěn)時，即測量值y(k)變化很小，gk＝0；當y(k)變化加快時，gk是一個正變數(shù)，隨y(k)變化的絕對值增大而增大。由于gk的存在，使無模型控制器具有克服大干擾的能力。
　　A是反向調(diào)節(jié)強度，起預先反向調(diào)節(jié)作用，可克服超調(diào)，使系統(tǒng)盡快的達到穩(wěn)定狀態(tài)。
　　b是克服靜差作用權(quán)數(shù)，其克服靜差作用的強度與此參數(shù)成正比。
　　C是穩(wěn)定作用與快速轉(zhuǎn)向權(quán)數(shù)，此參數(shù)取值適當，可使系統(tǒng)平穩(wěn)運行。
　　參數(shù)α，d，σ都是為了避免相應算式的分母為0，所以它們都是適當小正數(shù)。
　　α，β的存在主要是保證控制器自身的穩(wěn)定性。
　　為了解決調(diào)節(jié)過程的快速性和穩(wěn)定性的矛盾，在無模型控制器的算法中，還設有智能區(qū)間。智能區(qū)間是以設定值y0為中心，一個適當?shù)恼龜?shù)h為半徑的區(qū)間［y0－h(huán),y0＋h］。智能區(qū)間h是無模型控制器的另一個重要參數(shù)。一般地說，在智能區(qū)間外，無模型控制律將快速地克服靜差；在智能區(qū)間內(nèi)，無模型控制律將進行穩(wěn)定調(diào)節(jié)。
3無模型控制器的參數(shù)組態(tài)
　　依據(jù)無模型控制律設計制造的F00—1系列無模型控制器，在煉油、化工、造紙等行業(yè)的應用取得了良好的效果。實踐證明，無模型控制器的控制功能遠優(yōu)于大量應用的PID調(diào)節(jié)器。無模型控制器具有參數(shù)自整定功能，但這種整定功能在一定范圍內(nèi)進行，所以給定一組良好的參數(shù)初值還是十分必要的。我們僅就單回路情形說明參數(shù)組態(tài)的一般方法；對于串級環(huán)節(jié)，參數(shù)組態(tài)則稍復雜一些。
　　λk：是控制律的增益，也是它的靈敏度，其初值一般取成1。
　　h：它的取值范圍是0～100%。例如當y0＝60%，而h=5%時，智能區(qū)間為(55%，65%)。H的取值依據(jù)系統(tǒng)的時滯和超調(diào)量而定，一般的說，超調(diào)量大，h的值相應的就得大些。一般取3%～5%。
　　A：初始值取為1，觀察系統(tǒng)的動態(tài)變化，如果測量值總是處于給定值的上方或下方，這說明A的值大了，應減��；如果產(chǎn)生振蕩，則說明A的值小了，應適當加大，直到消除振蕩為止。
　　b：先取一個適當?shù)某踔�，如果產(chǎn)生振蕩，并且測量值在設定值上下不斷的擺動，這說明b值給大了，應當減小。如果u(k)的值變化緩慢，使得不能夠及時的對測量值進行跟蹤調(diào)節(jié)，說明b值小了，應增大。
　　C：一般取一個適當值(不應過大)后，幾乎不需改變。
　　其余參數(shù)都可以取成小正數(shù)。例如：a=0.001，b=0.001。
　　在單回路調(diào)節(jié)的情形，參數(shù)組態(tài)完成以后，一般的無需改變。如果十分必要，也僅需改動λk和A。
4露點儀的原理及控制方法
　　氣體濕度測量和控制，在化工生產(chǎn)、空氣調(diào)節(jié)及醫(yī)藥食品等方面都有非常重要的作用。而作為低溫氣體用的測濕儀器——露點檢測儀，其精度直接關系到測濕效果。我們研制的智能在線露點檢測儀［３］，采用Am２４１α同位素、熱電式制冷器和半導體勢壘探測器，由于采用無模型控制律方法作為控制露層的手段，使檢測儀的響應速度和控制精度有了明顯的提高，并在實際應用中取得了比較滿意的效果。

　　α源放置在半導體制冷器冷端表面，α源是在銀基片上噴涂一層Am２４１而形成的，表面平整光潔。Α源相對處安裝有半導體探測器，以接收α粒子并產(chǎn)生相應的電信號，供輸出檢測。制冷器通以電流使制冷端制冷，電流越大，制冷越深，使α源表面溫度越低。當α源表面溫度達到氣體露點溫度時，在其表面形成一薄露層，吸收部分α粒子，使得達到探測器表面上的α粒子數(shù)目及能量降低。探測器探測到此能量的降低，并以某一降低值做為目標狀態(tài)值，控制制冷器制冷電流的大小，進而控制α源表面溫度，使露層厚度始終處于某一定值，達到平衡狀態(tài)，此時α源表面溫度就是氣體露點溫度，原理框圖示于圖4—2。

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　　當對露層厚度進行控制時，如果超調(diào)過大，即在α源表面結(jié)露過厚，則需要較長時間才能揮發(fā)到正常厚度，此時被控對象為一大時滯系統(tǒng)，使達到穩(wěn)定并顯示出露點值的時間延長，不利于在線檢測。而且多次超調(diào)，易在α源表面遺留下水痕影響其表面清潔及α粒子的正常溢出。在進行自動閉環(huán)測量控制過程中，當檢測接受α粒子能量的狀態(tài)值小于起始值30%時，需自動返回自校，以克服α源污染等原因造成的狀態(tài)信號不正常情況。
　　針對以上特點，無模型控制器的參數(shù)組態(tài)就應有所變化。A：根據(jù)情況，比一般值稍大，取為1.4；λk：取為1.8；b則不應過大，設成0.1。將制冷電流的控制輸出限制在較小范圍內(nèi)，如10%～60%，以防止制冷過深或升溫過快。智能區(qū)間半徑h設為較小的值，如2%，以便更精確穩(wěn)定地調(diào)節(jié)露點厚度。
　　在智能區(qū)間內(nèi)的上半?yún)^(qū)，即由高溫接近露點溫度時，越逼近露點溫度，也就是露層厚度越接近預定值，hk就越��；在智能區(qū)間內(nèi)的下半?yún)^(qū)，由低溫接近露點溫度時，即過厚露層揮發(fā)時，gk應更小，因揮發(fā)時間要長于結(jié)露時間。這些均由程序自動判定和執(zhí)行。
　　因探測器為金硅勢壘探測器，具有負的溫度系數(shù)，即溫度升高，反向漏電流增大，計數(shù)值減小。探測器本身的溫差小時(10℃以內(nèi))，在軟件上對測量值進行補償；溫差大時，則需要重新校準目標值。為克服α源表面污染及溫度影響，每24小時重復一次α源溫度及狀態(tài)恢復過程，進行狀態(tài)初始化。
5結(jié)論
　　經(jīng)過現(xiàn)場測試，露點儀精度為±0.5℃，符合設計要求，在線實時顯示了待測氣體的露點，儀器運行狀態(tài)良好。
　　通過在自動檢測儀表中的應用，進一步說明了無模型控制律的優(yōu)越性和有效性。我們還將繼續(xù)拓寬無模型控制器的應用范圍，完善控制算法，使之更好地在控制領域發(fā)揮作用。