基于雙軌跡法的大時滯系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及仿真研究.pdf

1、大型復雜生產(chǎn)過程由于生產(chǎn)設(shè)備分布地域廣，工藝流程長，物料質(zhì)量及能量在管道或容器內(nèi)的傳輸以及物理化學反應及能量交換都需要一定的時間，過程狀態(tài)和工藝指標檢測儀器或裝置的響應時間和執(zhí)行機構(gòu)的動作時間等，導致系統(tǒng)存在很大的純滯后特性。在工程應用中，通常采用PID控制器構(gòu)成閉環(huán)控制。當生產(chǎn)過程條件如原料性質(zhì)、環(huán)境條件等發(fā)生變化，工藝過程的被控對象模型參數(shù)也會隨之變化，使得整定好的控制器參數(shù)不能適應變化了的生產(chǎn)條件，導致控制效果變差，甚至引起系統(tǒng)的

2、不穩(wěn)定。
　　 本論文研究了當控制器參數(shù)給定時，大時滯系統(tǒng)的控制對象參數(shù)穩(wěn)定域。首先，從不平衡能量過度耗散和積聚的視角，深入分析大時滯系統(tǒng)的特性，采用多元時間序列與時標標示相結(jié)合的方法，分析閉環(huán)控制系統(tǒng)反饋信息錯位演化過程，并揭示大時滯閉環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩的機理。其次，假設(shè)控制器參數(shù)給定，基于Pontryagin雙軌跡法，推導出一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)的控制對象能保持魯棒穩(wěn)定的充分必要條件，進而得到滯后時間τ的穩(wěn)定域;然后將D-分割法推

3、廣至時滯系統(tǒng)，在k-T二維平面內(nèi)獲得閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定域，分析穩(wěn)態(tài)增益k、時間常數(shù)T與滯后時間τ對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。并利用這兩種穩(wěn)定性分析方法，得到在一定穩(wěn)定裕度的條件下的對象參數(shù)穩(wěn)定域。最后，利用MATLAB的圖形用戶界面(GUI)環(huán)境搭建了時滯系統(tǒng)仿真平臺。實現(xiàn)了GUI對Simulink的參數(shù)的直接修改和輸出圖形的實時調(diào)用，在該仿真平臺上，通過設(shè)置不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)來得到輸出曲線，直觀地分析系統(tǒng)為穩(wěn)定或是振蕩。從中得到滿足給定的穩(wěn)定裕