工业现场的许多控制过程中存在着时变大时滞现象,针对这类对象的控制通常需要进行在线辨识,但要求控制器具有较高的实时数据处理能力。此外,在实验室环境下设计时变时滞实验平台来模拟实际的工业现场,有助于辅助控制算法的设计以及控制器的调试。为此主要开展了以下工作:1.针对时变大时滞对象的大时滞问题进行研究。分别采用参数图解法和赫尔维兹判据求解有、无时滞对象的PID参数稳定域,从稳定域角度量化时滞对象的控制难度。进而分析大时滞对象的控制难点,为弥补经典控制方案——Smith预估的不足,提出一种三段式控制方案,并借鉴自抗扰控制的思想,设计了在模型失配和参数失调下可进行动态补偿的智能导引控制算法。经过与Smith预估算法的仿真对比。结果表明,该算法的适用场合,模型失配程度更大,参数域更广,且允许时滞位于反馈回路。2.研究时变与大时滞并存的对象的控制问题。时变将导致模型失配,鉴于智能导引控制算法允许模型失配程度较大,提出一种基于该算法的多模态自适应控制方案。根据被控对象的慢时变特征所导致的对象参数幅值变化的不同,动态识别并采用不同的控制策略。小幅值时变依靠算法的鲁棒性,中等幅值时变则自整定控制器参数,大幅值时变则在线建模并重新优化控制器参数。其中,控制器参数自整定设计采用了智能导引控制模糊自整定算法,在线建模采用了两点法和递推最小二乘法,控制器参数优化采用粒子群算法。结果表明,所设计的自适应智能导引控制策略能根据被控对象参数幅值时变的大小,针对性的采用不同控制策略。既保证了控制的实时性,又降低了对控制器处理数据能力的要求,具有一定的智能性和良好的控制性能。3.以一体化试验箱为基础设计改造实验平台。首先,采用机理法对一体化试验箱建模,根据参数的物理意义,构建具有时变时滞特征的纯物理控制系统。然后,鉴于纯物理结构的改造难以使所设计的被控对象足够复杂,对其进行数字式滞后、二阶和时变的改造,实现数字物理对象的设计。最后,为进一步改造对象多样化的控制系统,搭建以试验箱为控制器,以Simulink中丰富多变的数学模型为被控对象的时变时滞半实物仿真平台。上述实验平台的设计为实验室研究与算法的实际应用提供了技术支撑。