工业过程多变量系统常规控制结构的频域设计

多变量常规分散PID(proportional-integral-differential)控制系统设计的首要工作是进行常规控制系统的结构设计,即对被控变量和操纵变量进行配对。该文在相对增益阵的基础上,充分利用过程频域动态信息,提出了一种控制回路配对的频域方法。首先提出相对频率增益的概念,将其定义为特定输入输出通道的开环频率增益和闭环频率增益之比。然后通过在整个频率范围内计算相对频率增益与(1,j0)点的平均距离导出特定输入输出通道的耦合衡量系数。最后基于耦合衡量系数矩阵提出一种控制回路配对准则,应用该准则进行常规控制系统的结构设计。通过实例分析表明:与基于时域信息的相对增益阵及其改进方法相比,本文配对方法不但能获得正确的配对结果,而且简单有效,易于处理纯滞后过程、积分过程和不稳定过程。