滯后過程的高魯棒性控制方法的研究.pdf

1、在工業(yè)過程中，許多對象具有滯后特性。由于純滯后的存在，使得系統(tǒng)的超調(diào)量變大，調(diào)節(jié)時(shí)間變長，滯后過程因此被公認(rèn)為較難控制的對象。從上世紀(jì)50年代末以來先后出現(xiàn)了很多關(guān)于滯后過程的控制方法，而魯棒性問題是決定這些控制方法能否在實(shí)際中得以應(yīng)用和推廣的關(guān)鍵問題之一，提高時(shí)滯系統(tǒng)的魯棒性一直成為關(guān)注的課題。因此研究滯后過程的高魯棒性控制方法有著重要理論和實(shí)際意義。 目前滯后過程主要使用PID控制和Smith預(yù)估控制。純滯后因子用Pade近

2、似，用內(nèi)?？刂苼碚≒ID控制器，其算法簡單易行，只需整定一個(gè)參數(shù)，參數(shù)整定方便，便于工程應(yīng)用。基于最優(yōu)傳遞函數(shù)整定Smith預(yù)估控制系統(tǒng)的PID（或PI）控制器，整定方法簡單實(shí)用，按該方法設(shè)計(jì)的Smith預(yù)估控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和抗擾動(dòng)性能都取得比較好的效果，魯棒性較高。 在介紹內(nèi)?？刂?、Smith預(yù)估控制和Dahlin控制的基礎(chǔ)上，研究了它們之間的相互關(guān)系，指出內(nèi)?？刂婆cSmith預(yù)估控制、Dahlin控制在一定程度上具有等價(jià)

3、關(guān)系。Dahlin控制器是Smith預(yù)估控制器的一個(gè)特例，Smith預(yù)估控制和內(nèi)模控制在結(jié)構(gòu)上有相似性，Dahlin控制是內(nèi)?？刂圃谀Ｐ蛥?shù)匹配時(shí)的特殊情況。 在Smith預(yù)估控制的基礎(chǔ)上，結(jié)合內(nèi)?？刂圃恚岢鲆环N多內(nèi)模預(yù)估控制器。它在線辨識(shí)對象特性參數(shù)，模型快速跟蹤對象，加入?yún)f(xié)調(diào)模塊來協(xié)調(diào)隨動(dòng)與定值兩種系統(tǒng)。多內(nèi)模預(yù)估控制器是一種高魯棒性的滯后對象控制器，可同時(shí)滿足隨動(dòng)與定值二自由度系統(tǒng)的控制要求，能夠適應(yīng)對象特性參數(shù)的變化

4、。 針對常規(guī)PID控制無法解決大滯后對象的控制問題，提出滯后時(shí)間削弱器，它將大滯后的對象演變成小滯后的等效對象，用常規(guī)的PID控制器就可取得較好的控制效果。在滯后時(shí)間削弱器的基礎(chǔ)上，將不完全微分PID算法與BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，構(gòu)成加入滯后時(shí)間削弱器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不完全微分PID控制系統(tǒng)。加入滯后時(shí)間削弱器的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不完全微分PID控制系統(tǒng)魯棒性高，自適應(yīng)能力強(qiáng)，具有抗外來擾動(dòng)的能力。 在研究ITAE最優(yōu)傳遞函數(shù)、Butter

5、worth最優(yōu)傳遞函數(shù)和改進(jìn)型高階Butterworth最優(yōu)傳遞函數(shù)的基礎(chǔ)上，將純滯后因子用分時(shí)模型逼近，以最優(yōu)傳遞函數(shù)為目標(biāo)函數(shù)來協(xié)調(diào)優(yōu)化設(shè)計(jì)狀態(tài)反饋增益陣和狀態(tài)觀測器，從而實(shí)現(xiàn)對純滯后對象的狀態(tài)反饋優(yōu)化控制。在狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再串入一個(gè)積分器，構(gòu)成串級(jí)狀態(tài)反饋控制系統(tǒng)。ITAE、Butterworth和改進(jìn)型Butterworth最優(yōu)傳遞函數(shù)都使串級(jí)狀態(tài)反饋系統(tǒng)同時(shí)獲得良好的給定值跟蹤特性和干擾抑制特性。串級(jí)狀態(tài)反饋系統(tǒng)是