基于最小方差基準的MIMO控制系統(tǒng)性能評價.pdf

1、由于運行工況的改變、時變擾動以及設備與儀表故障等因素，實際工業(yè)過程控制回路在運行一段時間后其控制性能將會偏離設計時的性能。如何從生產過程的日常運行數據獲得一些關于控制系統(tǒng)的性能信息，從而能夠為控制系統(tǒng)性能問題的早期識別和診斷提供依據是工藝控制人員都很關心的問題。采用Harris指標評價控制系統(tǒng)的最小方差性能評價方法極大地活躍了這一領域的研究。然而對多變量系統(tǒng)而言，過程時延是一個關聯矩陣，因此并不能通過對閉環(huán)控制系統(tǒng)運行數據直接分析得到H

2、arris指標。針對這一問題，Huang提出了濾波與相關性分析(FCOR)算法，首先根據過程傳遞函數的Markov參數陣估計得到酉關聯矩陣，然后由關聯矩陣和系統(tǒng)閉環(huán)輸出得到濾波輸出，最后考慮對控制系統(tǒng)的濾波輸出進行相應的分析。
　　利用Harris指標評價控制系統(tǒng)性能的關鍵在于最小方差基準的確定，FCOR算法為MIMO系統(tǒng)最小方差基準的估計提供了簡單有效的方法，然而FCOR算法的提出是基于平穩(wěn)噪聲擾動條件下的。事實上，在實際工業(yè)過

3、程的MIMO控制系統(tǒng)中，擾動噪聲往往是非平穩(wěn)的，而且每個干擾也是不盡相同的。本文將重點考慮由平穩(wěn)信號和周期信號疊加產生的非平穩(wěn)信號噪聲作用下的多變量控制系統(tǒng)性能評價。對多變量系線性統(tǒng)來說，非平穩(wěn)信號噪聲作用下的系統(tǒng)實際輸出也是非平穩(wěn)的，本文首先采用差分法對非平穩(wěn)輸出序列進行平穩(wěn)化處理，然后得到濾波輸出并運用FCOR算法估計系統(tǒng)最小方差基準值。仿真結果表明，對平穩(wěn)信號和各種參數下的周期信號疊加產生的非平穩(wěn)干擾信號而言，在平穩(wěn)化輸出序列后采

4、用FCOR算法估計得到的最小方差基準值是一致且準確的，因此對系統(tǒng)非平穩(wěn)輸出用差分法進行平穩(wěn)化這一方法是有效的。
　　本文首先介紹了控制系統(tǒng)性能評價的背景、意義、研究現狀和相關知識。其次重點介紹隨機性性能評價中的基于最小方差基準的性能評價的相關基礎知識，基于最小方差基準的控制系統(tǒng)性能評價方法是本文主要分析方法。然后介紹了針對MIMO控制系統(tǒng)性能評價提出的基于最小方差性能評價的FCOR算法，包括FCOR算法流程、酉關聯矩陣的估計、濾波