基于QFT的抗飽和設(shè)計與魯棒分析.pdf

1、抗飽和設(shè)計對于工業(yè)過程控制的安全性以及控制品質(zhì)的提高具有很重要的意義。但是目前關(guān)于抗飽和技術(shù)的研究大部分是基于控制對象數(shù)學(xué)模型精確可知的技術(shù)和方法，對魯棒性問題研究較少，特別是魯棒性能問題未得到解決。此外，設(shè)計過程缺乏直觀性及靈活性，對于傳統(tǒng)經(jīng)典的頻域分析與設(shè)計技術(shù)的優(yōu)點并沒有得到充分的發(fā)揮。
　　定量反饋理論（QFT）作為一種頻域圖形化設(shè)計方法，具有設(shè)計過程直觀的特點，特別適用于處理具有高度不確定性的控制系統(tǒng)的設(shè)計問題。因此，本

2、文采用QFT技術(shù)，對具有參數(shù)大范圍不確定性及執(zhí)行器飽和的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析與設(shè)計。首先將QFT三自由度抗飽和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為與其等價的Lur’e型結(jié)構(gòu)，并運用強(qiáng)有力的絕對穩(wěn)定判據(jù)——圓判據(jù)作為判定Lur’e型系統(tǒng)穩(wěn)定的工具，得出系統(tǒng)在頻域內(nèi)的穩(wěn)定區(qū)域，從而通過回路整形實現(xiàn)在模型誤差條件下的魯棒抗飽和分析與設(shè)計；隨后，由于穩(wěn)定區(qū)域?qū)φ麄€設(shè)計過程至關(guān)重要，所以本文對采用穩(wěn)定乘子來改進(jìn)穩(wěn)定區(qū)域的方法進(jìn)行分析，提出了更符合實際情況的選擇合適非線性扇形區(qū)

3、域的改進(jìn)穩(wěn)定區(qū)域的方法，從而得到保守性更低、更靈活的控制器設(shè)計空間；最后，利用多元函數(shù)有約束優(yōu)化算法將性能指標(biāo)邊界的概念推廣到飽和控制系統(tǒng)設(shè)計中，提出表征超調(diào)量的補(bǔ)模裕度及表征上升時間的截止頻率作為優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)，解決了抗飽和技術(shù)中的魯棒性能問題。
　　為了驗證本文方法的可行性及優(yōu)越性，本文基于Matlab進(jìn)行仿真及對比，結(jié)果表明本文設(shè)計得到的抗飽和控制器不僅能實現(xiàn)抗飽和目的，并且系統(tǒng)性能得到很大的提升。同時，用圖形來完成抗飽和設(shè)