基于LTR的控制方法在多變量系統(tǒng)的應(yīng)用研究.pdf

1、對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的多變量系統(tǒng)，尤其是包含多時(shí)滯、非最小相位的復(fù)雜系統(tǒng)的控制越來(lái)越成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。將傳統(tǒng)的控制方法從單變量單時(shí)滯系統(tǒng)推廣到多變量時(shí)滯復(fù)雜系統(tǒng)中時(shí)，傳統(tǒng)控制方法的魯棒穩(wěn)定性較差，無(wú)法取得令人滿意的控制效果。而回路傳遞函數(shù)恢復(fù)方法(LoopTransfer Recovery)作為一種先進(jìn)的控制方法，通過(guò)設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)預(yù)期要求的目標(biāo)回路，可利用LTR方法使得閉環(huán)控制系統(tǒng)取得良好的魯棒性。本文提出一種兩自由度LTR控制器的設(shè)計(jì)

2、方法，并應(yīng)用在包含多時(shí)滯與非最小相位的多變量系統(tǒng)中，從而得到性能優(yōu)良的LT控制系統(tǒng)。針對(duì)包含不同復(fù)雜環(huán)節(jié)的多變量系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的LTR控制結(jié)構(gòu)，基于LTR的控制方法在多變量系統(tǒng)中的研究具有一定的理論意義與實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　針對(duì)多變量系統(tǒng)中存在外界干擾的情況，本文首先給出靈敏度函數(shù)的概念，通過(guò)計(jì)算閉環(huán)控制系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)，可有效地說(shuō)明LTR多變量控制系統(tǒng)的擾動(dòng)抑制能力。對(duì)于多變量系統(tǒng)中包含模型不確定性與參數(shù)不確定性的情況，本文利

3、用結(jié)構(gòu)化奇異值(Structured Singular Value)方法對(duì)控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性與魯棒性能進(jìn)行分析，通過(guò)給出控制系統(tǒng)的SSV曲線，可檢驗(yàn)將LTR控制方法用于包含不確定性的系統(tǒng)時(shí)是否滿足魯棒性能與魯棒穩(wěn)定性的要求。
　　由于基于輸出誤差的傳統(tǒng)單自由度控制器無(wú)法同時(shí)滿足系統(tǒng)控制效果與魯棒性的要求，本文利用LTR控制方法設(shè)計(jì)包含兩自由度控制器的系統(tǒng)。基于最優(yōu)原理對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)前置控制環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行增廣，并與狀

4、態(tài)反饋控制器共同組成兩自由度LTR控制結(jié)構(gòu)。利用分離原理對(duì)兩自由度控制器與狀態(tài)觀測(cè)器進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)Kalman濾波器增益矩陣的計(jì)算，完成狀態(tài)觀測(cè)器的設(shè)計(jì)，從而得到LTR多變量控制系統(tǒng)。本文將基于LTR的控制方法應(yīng)用到多變量多時(shí)滯系統(tǒng)中，通過(guò)對(duì)多時(shí)滯環(huán)節(jié)的逼近處理，利用近似后的模型設(shè)計(jì)兩自由度LT控制結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用到多變量多時(shí)滯對(duì)象中。利用經(jīng)典的實(shí)例Industrial-ScalePolymerization反應(yīng)器模型與Wood-