多变量时滞系统的内模控制方法研究

作     者：田文涛 

作者单位：陕西科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郑恩让

授予年度：2009年

学科分类：080902[工学-电路与系统] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：多变量时滞系统 内模控制 IMC-PID控制器 滤波器 

摘      要：在工业过程控制中经常存在滞后（或称时滞）现象，大时滞的存在严重影响了系统的稳定性及动态品质，比如调节时间加长，超调量增大，甚至出现振荡、发散，使系统的控制难度加大。50年代末先后出现了很多关于时滞过程的控制算法，但是许多方法是基于经典方法或者现代控制理论进行研究。而这些方法在工业实际系统中难以得到广泛应用，这是因为这些方法需要知道被控制对象的精确数学模型，然而工业过程中控制对象的精确数学模型是难以得到的。\n 多变量系统同样是工业过程中最常见的控制对象，由于系统各个变量之间相互关联，此时单纯采用PID控制，并不能有效的解决耦合问题，所以使得输出独立跟踪性不能让人满意。而传统的解耦方法因为对模型精度要求高，在工业控制难以得到广泛使用。\n 本文将对多变量大时滞系统提出一种简单实用的控制算法。研究过程分为以下两个方面：\n （1）在经典Smith预估器的基础上，提出更容易在计算机上实现的基于时间分割的预估控制算法，并对Smith控制方法的稳定性和鲁棒性进行研究。\n （2）为了解决多变量时滞系统的跟踪问题，详细分析了内模控制器的设计，控制方法和控制律的选择，研究了基于内模控制方法的多变量时滞系统IMC-PID控制器的设计，并研究了滤波器参数优化问题。对所研究算法进行了大量的仿真研究，结果表明了算法的有效性。在仿真研究的基础上，提出了多变量时滞系统的实用算法。所研究算法已经在抄纸过程中得了应用，并取得了良好的效果，表明算法对多变量时滞控制系统有一定的实用性。