[科普中国]-控制逻辑

简介

控制逻辑的基本形式产生于对控制器运行机理的分析 ,获得的控制规则可用泛布尔代数逻辑地描述。 系统的稳定性可用偏差—— 偏差变化图上的九点构成的语言轨迹来分析。 控制逻辑、传统控制与模糊控制三者的区别是: 传统控制理论是依据微分方程实现自动控制;模糊控制和控制逻辑都是依据概念控制 ,它们之间的差别在于: 模糊控制是按照 L . A 查德提出的模糊集理论及相应的定义运算进行的 ;控制逻辑是按照泛布尔代数所服从的规律进行的。 模糊集的补余律不成立 ,泛布尔代数的补余律成立;非的运算在两个体系中的定义也是不同的。 控制逻辑与带修正因子的模糊控制的差别在于: 一种用数学解析式来表示控制规则或输出响应 ,而另一种用泛布尔代数表达式来表示符合人类思维规律的控制规则或输出响应。1

基本逻辑关系逻辑与的关系逻辑“与”可以用两个互相串联的开关对一盏灯供电的效果来比拟。比如有甲乙两人对某事发表意见，可以用这个最简单的表决电路。每人前面有个开关，两开关串联之后接到一盏灯上，只有两人都把开关置于通的状态，灯才会亮。灯亮就表明甲乙两人都一致同意。通常浴室和厨房共用一个热水器，无论[洗澡]“或”[洗碗]都能使热水器供应热水，从这两个阀门看，这就是逻辑“或”的关系。两个条件中任何一个成立就能得到热水，不一定要都具备。

逻辑或的关系逻辑“或”的关系也可以用电路比拟，就是两个开关并联给同一盏灯供电的效果。如若把甲乙两人面前的开关并联起来，只要有任何一个人把开关置于通的状态，灯就会亮。亮就表明甲乙之中至少有一人同意（也许两人都同意）。

逻辑非的关系此外，还有逻辑“非”的关系，那就是否定的意思。只要把某个条件的定义反过来就成了“非”的意思。例如[没灭火]就是“非”[灭火]。那么，[停水]也就是“非”[没停水]。对电路来说，开关的[通]及[断]颠倒过来，就成了“非”的关系。在自然界中这种二值逻辑是普遍存在的。

控制系统控制逻辑的基本形式产生于对控制器运行机理的分析 ,获得的控制规则可用泛布尔代数逻辑地描述。控制逻辑是按照泛布尔代数所服从的规律进行的。

控制系统是指由控制主体、控制客体和控制媒体组成的具有自身目标和功能的管理系统。

控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、机构或其他设备内任何感兴趣或可变的量。控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态而实施的。控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。

控制系统有几种分类方法

按控制原理按控制原理的不同，自动控制系统分为开环控制系统和闭环控制系统。

开环控制系统

在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控制精度和抑制干扰的特性都比较差。开环控制系统中，基于按时序进行控制逻辑的称为顺序控制系统；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。

闭环控制系统

闭环控制系统是建立在反馈原理基础之上的，利用输出量同期望值的偏差对系统进行控制，可获得比较好的控制性能。闭环控制系统又称反馈控制系统。

按给定信号按给定信号分类，自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

恒值控制系统

给定值不变，要求系统输出量以一定的精度接近给定希望值的系统。如生产过程中的温度、压力、流量、液位高度、电动机转速等自动控制系统属于恒值系统。

随动控制系统

给定值按未知时间函数变化，要求输出跟随给定值的变化。如跟随卫星的雷达天线系统。

程序控制系统

给定值按一定时间函数变化。如程控机床。

基本型控制逻辑控制逻辑的类型有很多，如模糊控制逻辑，基本型控制逻辑，组合控制逻辑。这里简单介绍基本型控制逻辑。

基本型控制逻辑产生于对经典控制理论中单回路控制系统的控制器运行机理的分析 ,它是基于泛布尔代数的控制 ，是根据系统被控参数的偏差及偏差变化进行控制的二维控制逻辑。基于泛布尔代数的控制源于模糊控制 ,它根据人的控制经验、直觉思考得出描述系统的逻辑关系 ,然后将这一思维过程抽象出来 ,采用符号将系统的输入变量和影响因素根据生产经验进行状态分类 ,以泛布尔代数理论为依据 ,得出描述系统的一组逻辑表达式。再利用泛逻辑图或泛布尔代数的公式法对逻辑表达式进行化简 ,得到系统简化了的、一组因果关系明确、逻辑意义明显的控制逻辑规则。它可以处理许多工业生产中的控制问题 ,特别是多变量多影响因素、系统的数学模型难以确定的系统。根据偏差与偏差变化的 9种情况 ,构成在期望值附近随系统输出变化的 5种控制规则 ,组成基本型控制逻辑器。其本质就是模仿人的思维和宏观上的行为功能 。

基本型控制逻辑的基本思想就是在控制过程中 ，利用计算机模拟人的逻辑思维、模仿人的控制行为 ,尽可能地识别控制系统的动态特性所提供的特征信息 ,经过推理 ,在线确定或变换控制策略 ,从而对缺乏数学模型的对象进行有效地控制。为了更好地模拟人的逻辑思维、模仿人的控制行为 ,并能运用计算机技术实现控制逻辑 ,必须寻求更多的变量来描述控制系统的动态特征。