《时滞多变量解耦满意PID控制研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《时滞多变量解耦满意PID控制研究（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘 萝硕 士 论 文Ab s t r 习 C tM u lti v 州ab le休 OCe SS es 叭thtime d e 】 a y sare o n 七 nenc ou D t 印 叭 in 比 枷 以 胡 d i ndu s t ri aiP n 比 ti 此 . R e 盆 分 r c h estoth 郎 e s ys 比 。 l s are 此 hot SPO匕即d d i 币 亡 山 t PO迈 朽of p 双 es s co” ti 力 1 ， 胡d h a v e l 琪 因 rta刀 l th e o 比 幻 喇 屁 编 已 赵 h m O m 山 9 口 da P p
2、 ll Ca石 流 V a l u e . s t at i c dec 。 叩 如 污脱 u sed inc 俪s ic印们 叮 0 ! m e 山 ods ， th en 此 d eC 0 u PI 曰s y s t ems are d e s c r l b edas俪t o r d e r P l u s d ea d 五 me ( F O P D 刀ors eco n d o r d erP l u s d ea d 石 me ( S O PD刀 modelsAt last g en 比cP ID 加 而n g 功 e t h ods 眼 11 5 曰. A ， th e d eve
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4、n e r d y ” a mc C h 田 ， a ” 比15卿pe， ed i nthis p 即er.The yh a v e 介si n 甲 】es 加c tu res th an th e 喇5 血g d ynal hi c dec ou Pl ers D 留 o u Pl er功 川 n g me咖dsfor l 叨 0- 1 目 P U t 铆o-ou tPut s ys t 姗 助 d 止 甘 ee j n p ” t 面ee孤甲 ut 妙 歇 已 江 are P r 已 记 n 喇 con si d e 川 唱the e 娜 民 .ofm c d d 一 m 招 “ 以比 .
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10、教育机构的学位或学历而使用过的材料。 与我一同工作的同事对本学位论文做出的贡献均己在论文中作了明确的说明。研究生签名:为 司兰 叨月 加日学位论文使用授权声明南京理工大学有权保存本学位论文的电子和纸质文档， 可以借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容， 可以向有关部门或机构送交并授权其保存、 借阅或上网公布本学位论文的部分或全部内容。 对于保密论文，按保密的有关规定和程序处理。研究生签名:Z J 刀年o7n lo 日硕士论文时滞多变t解藕满惫P 刀 控制研究1绪论L l问题的提出L L I P 刃 D 控制简介P D控制是自 动控制中应用最广的一种控制方法。 从技术应用角度看， P ID控制
11、 是自 动控 制中 产 生 最 早 的 一 种 控 制 方 法， 至 少 可 追 逆到1 o 00年 前 11 。 从 使 用 数 量 方 面看，在工业过程中 ， 近90%的 基本控制环节的 控制算 法仍然是P ID控制算法IZJ .P ID控制器只有三个参数， 结构固定， 即使对过程控制没有详细知识仍然可以 实 现人工调节。工程上诸多的自 整定方法中， 简单常用的方法有: 2 一 N法、 R 曰 Z N法、C o h en一 C oon 方法和巧 TE 等最优设定方法131 。但是这些P ID整定 方法大多以 模型为基础， 并且以 模型为一阶加时滞为前提， 然 而实际情况很多 系统并 不是一
12、阶加时滞141 :( 1) 实际系统是二阶以上或者是两个一阶系统的和差形式。 这样的系统用一阶加 时 滞系 统不 能 很 准 确的 描 述阎 .( 2) 实际系统与所建模型存在模型失配现象。 对于实际系统来说， 经典的以 模型 为基础的P ID 控制器参数整定方法整定出来的P ID 控制器可能会由于模型失配的原因而降低控制效果。(3 )现有很成熟的 即)控制器参数整定方法大多是针对某一性能指标寻求最优 解。 很多情况下， 人们要求的性能指标可能不只一个。比如不仅要求有较快的上升时 间， 还要求较小的超调量; 不仅要求误差平方最小， 还要求较小的控制代价。 单一性 能的最优可能会导致其它指标的恶
13、化。 所以， 传统的最优控制方案在这种情况下并不适用。由此， 采用满意优化方法解决这类问题是较好的策略。 满意优化本质上是一个多 目 标优化方法，它摒弃了传统的最优概念，强调的是 “ 满意”而不是 “ 最优” ，它将 优化问题的 约束和目 标融为一体， 将性能指标要求的满意设计与参数优化融为一体， 具 有更大 的 适 应性 和 灵 活性 t6 。 因 此， 本 论文 将把满 意优 化思 想 和P ID控制 器结 合 起 来形成满意P D控制， 计算出各项性能指标， 根据满意优化方法找到符合要求的满意解。L 1 2多变量与P 刃 D 控制随着科学研究的发展与技术的进步， 被控系统越来越复杂， 需
14、要控制的变量通常一 1 一第 1 章 绪论硕士论文不 止 一 对 ， 而 且 相 互 关 联 阴 。 多 变量( M P 以 0 ， M ul tiPle. 玩 PutM ul ti PI 卜 o u tP ut ) 系 统 的 特殊性使 得采 用单变量系统的设计方法已 无法满足要求圈 。 并 且 多 变量时 滞系统由 于 各路过程输出存在传输时滞， 使得己 较成熟的线性多变量控制理论与设计方法难以 用于实际的 化工多变量生产过程例 。一种解决的方法是针对祸合设计一个解祸器， 用来处理交叉祸合， 然后使用单变 量(s15 0 ， si n gJ 令 In p u t si n gl e- Ou
15、tPut)系 统控制器控制解祸 后的 回 路; 另一种方法则 主张用全矩阵控制器的方法来实现对过程的控制。 使用解祸器和全矩阵控制器的方法 都得到了快速发展。 其中， 由于解祸后的系统可以应用5 巧 0系统设计方法进行设计， 使得解祸控制的 研究成为 控制理论和 控制工程共同 关注的 热点 之一 1 10) 。对于使用解藕器 + 控制器的控制方案， 系统结构如图1 . 1 .2. 1 。 此时， 控制问题被 一分为二:一个是关于解祸问题，另一个则是关心对解祸后系统的控制问题汇 川 。犯月 幻 系统图1 . 1 2 . 1过程工业中对M I M O系统提出 的 控制结构对于解祸问题，常用的解藕控
16、制方法分为静态解藕方法，动态解藕方法， 顺序解祸方法， 解祸控制器矩阵 等等1 0 。如在文献l 2 一 1 4中使用了 静态解祸器。静态解祸控制器要求过程传递矩阵是稳 态非奇异， 结构简单， 没有动态特性。 可以确保开环系统输出响应的稳态无偏差， 但 是不能有效改进闭环控制系统的 解祸调节能力11 刃 。基于静态解祸器的不足，文献11 5 提出了动态解祸器的设计方法。动态解祸器 能够有效改善被控过程的动态输出 响应性能， 可以显著提高各路过程输出之间的动态 解祸水平， 但是这种方法构造的解祸器有着复杂的形式， 高阶系统难以 有效构造合适 的 动态解祸器， 并且一般只适用于双 输入双输出( T n D ， T 切 0 一 In Put T 切 0 o u tP u t ) 系统。所以，如何构造一个和静态解祸器一样有着简单结构， 又能和动态解藕器一样 有效改善被控过程的 动态输出响应性能的解藕器， 并且这样的 设计方法能够为大家掌 握便是本论文的设计目 的之一。 本论文在第二章将提出一种满足这样要求并且能给
