多变量时滞过程的解耦内模控制及应用

针对工业过程中常见的多变量时滞输入输出系统,基于内模控制结构提出了一种解析解耦内模控制器矩阵的设计方法,该方法设计的内模控制器同时具有解耦器和控制器的作用。其优点是能够实现标称系统输出响应之间的近似或完全解耦,且用遗传算法对于解析模型进行降阶或近似处理,从而简化了推导解耦控制器矩阵的运算量;并可以通过调整内模控制器的滤波器时间常数来补偿被控过程的模型不确定性所导致的控制品质下降。用该方法对国产200MW火电机组带汽—汽换换热器的多变量强耦合再热汽温控制系统进行了控制系统的设计和仿真研究,仿真结果证明了该方法的有效性。并且在过程模型和过程失配时显示了较强的鲁棒性和抗干扰能力。     

不稳定时滞过程的二自由度控制

针对不稳定时滞过程提出了一种二自由度控制系统，不仅将输入响应与干扰响应解耦，更重要的是结合了Guillermo等提出的镇定PID控制器理论以及内模控制方法，能够对时滞常数与不稳定时间常数之比小于2的对象进行有效的控制，仿真结果证明了该系统的有效性。     

一种新的内模控制器——VIMC设计

本文提出了一般内模控制结构实现的一种新方法——V规范内模控制结构,简称VIMC。与内模控制的模型予估控制实现相比,特别是应用于含时滞的耦合多变量系统时,设计简单,整定参数少,避免了复杂矩阵的求逆运算。计算量大为减少,为内模控制的工程化找到了一条新的途径。     

基于动态神经网络解耦线性化的内模控制

采用动态神经网络对一类多变量仿射非线性系统进行建模，利用解析求得的模型动态逆，将非线性对象近似输入输出解耦线性化。针对复合后的伪线性系统采用内模控制，分析了存在建模误差的情况下闭环系统的鲁棒稳定性。仿真表明了所提方法的有效性。     

时滞过程控制算法分析

针对时滞过程比较常用的Ｓｍｉｔｈ预估器和Ｄａｈｌｉｎ控制器,应用内模控制原理揭示了内模控制器和Ｓｍｉｔｈ预估器、Ｄａｈｌｉｎ控制器的内在联系,并指出Ｓｍｉｔｈ预估器和Ｄａｈｌｉｎ控制器所存在问题的本质原因,最后给出时滞过程的内模控制器设计方法。     

燃料电池系统空气供应内模解耦控制器设计

针对高压质子交换膜燃料电池空气供应系统的空气流量和进气压力具有较强的耦合性这个特性,将内模控制原理与多变量解耦控制理论相结合,提出了空气流量和进气压力的鲁棒解耦控制策略.仿真结果表明,采用内模解耦控制不仅能实现被控量的解耦,而且在系统模型失配的情况下可以获得比传统PID(比例-积分-微分)解耦控制器更好的鲁棒性;同时控制器参数少,整定简单.     

垃圾焚烧炉炉膛温度的多变量内模控制

垃圾焚烧炉的运行过程受到众多因素的影响,焚烧过程的不稳定将导致产生大量新的有害物质,为了确保垃圾的清洁燃烧需要将整个炉膛的温度控制在一定范围之内。该文针对循环流化床垃圾焚烧炉,取炉膛上部和下部两个温度变量作为被控量,采用多变量内模控制的策略,实现了输出变量之间的解耦,保证了全炉膛温度的稳定。文中给出了控制器的设计过程,并分析了控制器稳定的条件。对所设计的多变量内模控制器进行了仿真验证,仿真结果表明所采用的控制策略是有效的。     

一种新的时变时滞系统控制方法

把一种新的能在线估计时变时滞系统参数的辨识算法与内模控制相结合,提出了时变时滞系统自适应内模控制算法．理论分析及仿真结果表明,该方法能够克服时滞及参数的变化,具有鲁棒性好、抗干扰能力强等特点,优于Ｓｍ ｉｔｈ 预估控制器．     

时滞不稳定系统的串级内模控制

对于工业控制过程中的时滞不稳定过程,提出串级内模控制设计方法.为避免开环不稳定极点对系统的稳定鲁棒性和抑制扰动能力的影响,对控制器进行了稳定鲁棒性以及抑制扰动能力的分别设计,首先利用反馈方法整定内环的不稳定系统,然后设计前馈-反馈控制来抑制被控过程的扰动;最后使用内模控制方法对时滞被控过程进行串级外环控制,以达到对给定值的跟踪.仿真结果表明所提出的控制方法能很好地解决稳定鲁棒性和抑制扰动的均衡,且对于控制系统中过程变化引起的模型失配,可通过调整内模控制器的滤波器时间常数λ来提高控制系统的鲁棒性.     

一类大时滞过程的内模预测控制

基于内模预测控制结构 ,讨论了一类大时滞过程内模控制系统的设计方法与步骤。通过对 2种常用过程模型的实例设计与仿真 ,研究了各参数不匹配时系统的动态特性 ,给出了如何合理调整可实现因子参数的方法 ,使模型失配时 ,系统具有满意的动态特性。仿真研究表明 ,大时滞过程的内模控制具有一定的鲁棒性 ,且结构简单、易于设计与调试 ,从而有一定的应用价值。     

改进的一般化学习网络内模控制在CSTR中的应用

以连续搅拌反应釜(CSTR)为例,通过对一般化学习网络(ULN)分支上时间延迟的优化训练,提高了CSTR 这类具有滞后环节的复杂非线性系统的建模精度。将一般化学习网络和模糊理论相结合,提出了一种改进的神经网络内模控制方法(改进的ULN-IMC)。仿真结果表明,改进的ULN-IMC可有效的提高CSTR的跟踪和抗扰动定值控制过程。     

大时滞过程双自由度自整定内模控制

借助双控制器设计技术和继电反馈辨识方法，提出了一种双自由度自整定内模控制器(自整定TDF—IMC)．通过改进的继电反馈辨识方法获得被控对象模型参数，根据所得模型分别设计设定值跟踪IMC和干扰衰减IMC，并给出TDF—IMC滤波时间常数的自整定规则．给出的自整定TDF—IMC不但提高了传统IMC的控制性能和鲁捧性，而且控制器设计同传统IMC类似，设计过程非常简单．     

新型解耦控制器的设计及其应用

基于传统的解耦方法和内模控制理论,提出一种采用单位反馈结构的PID/PI解耦控制器的解析设计方法,通过适当地添加补偿项,消除控制器中可能包含的不稳定因素,使得这种新型的解耦控制策略适用于含有多时滞和右半平面零点的双输入双输出系统.该方法克服了现有数值化求解方法的局限性,可在线调节解耦控制器的控制参数,使系统达到较好的动态性能和鲁棒性能.同时,对于存在乘性不确定性的被控过程,分析了控制系统满足标称性能和鲁棒稳定性的充要条件,并由此确定出控制器参数的调节范围.将这种新型的解耦控制策略应用在四容(阶)水箱试验中,仿真验证了其优越性.     

一类时滞系统内模控制器设计

针对时滞不确定性被控对象,引入灵敏度函数和滤波器设计内模控制器。利用控制理论中频域分析的方法对控制系统的鲁棒性能和品质性能进行分析,得出频域约束条件,整定内模控制器参数,使控制系统在满足闭环稳定的前提下,同时还满足性能指标的要求。仿真研究表明:该控制器与传统的Cohen-Coon和CHR控制方法相比具有较好的控制性能和鲁棒性,且调整参数少,适合于工程实际应用。     

时滞系统增益自适应内模PID控制

为解决典型工业过程中大时滞系统难于控制的问题,提出一种增益自适应内模PID(Proportional Integral Differential)控制方法.对时滞系统纯滞后环节一阶Pade逼近后,由内模整定得到PID控制器的参数整定值,再应用Adaline人工神经网络动态获取被控对象的增益,从而自动调节控制器的比例系数.由仿真结果可见,当增益自适应控制方法投入跟踪后,超调从投入前的23%减为投入后的9%,该控制方法能克服增益变化对系统控制性能的影响,显著改善控制品质.     

自整定内模PID控制在非圆销孔加工中的应用

将工业过程控制方法用于微位移压电陶瓷驱动器控制,提出了一种自整定内模PID控制方法.该方法结合内模控制、PID控制和前馈控制,针对非圆销孔加工的特点,采用双环的控制结构,内环主要对控制对象进行等效,提高其动态性能;外环通过时间乘绝对误差的积分(ITAE)优化内模PID的整定参数.鲁棒性分析、仿真及实验表明,系统具有很强鲁棒性,能快速响应,在工作频率低于20 Hz时具有较好跟踪性能,达到了快速跟踪和减少滞环的目的.     

不稳定和积分时滞过程的Smith预估器设计

针对不稳定和积分时滞过程，提出了一种设计修正的Smith预估器的新方法．首先利用内环控制器镇定不稳定或积分时滞过程，然后通过等效变换将修正的Smith预估器结构简化为内模控制（IMC）结构，并利用内模控制原理和积分平方误差（ISE）指标设计给定点跟踪控制器．最后，根据负载扰动下保持闭环系统稳定的要求，利用最佳相位裕度标准或Nyquist稳定性判据设计负载扰动控制器．多个仿真示例验证了该设计方法比现有的方法具有更好的动态特性与鲁棒性．     

具有多时变时滞的控制系统的绝对稳定性

对具有多个时变时滞的Lurie型控制系统的绝对稳定性进行讨论。假定时变时滞有界且其导数有界，利用李雅普诺夫方法给出了系统绝对稳定的若干充分条件，这些条件利用了时变时滞的界或其导数的界。     

变采样网络控制系统的稳定性分析

目前网络控制系统多采用事件驱动方式,这种驱动方式适用于网络延时小于一个采样周期的网络控制系统。为了解决网络延时大于一个采样周期的问题,提出了事件-时间驱动方式。在采用事件-时间驱动方式下系统成为变采样网络控制系统。在网络时延大于一个采样周期情况下,系统中的控制值和反馈值不能准时到达时,该系统使用预测环节预测的预测值。在基于预测值的变采样网络控制系统中,给出了不同网络时延所对应的状态转移矩阵,分析了变采样网络控制系统稳定需要的条件,最后给出了一个例子说明了变采样网络控制系统采用预测值控制可以使系统稳定运行。     

IMC-PID控制器参数扩展整定方法的改进

对用于时滞对象的IMC-PID控制器参数扩展整定方法进行了改进,修正了扩展整定公式,评价了扩展整定方法中的不足。