论文部分内容阅读
在化工生产中,由于被控对象比较复杂,具有大时滞、强耦合、非线性等特点,难以实现精确控制。因此,为了适应现代工艺的发展需求,迫切的需要发展新型的控制理论。本文以内部模型控制策略为理论研究中心,从参数不确定性和结构不确定性两个角度出发,在鲁棒性整定策略、多变量系统滤波器及主动抗干扰内模控制等方向,利用最优控制、满秩分解和奇异值分解等技术手段,解决了复杂系统中一些难题,主要研究内容如下：1.针对PID控制器的动态品质余度较小,且动态品质受增益变化影响较大的问题,提出了一种基于最优二次型整定策略的单变量时滞系统鲁棒内模PID控制器的设计方法。基于最优二次型整定策略的鲁棒内模PID控制器设计方法的核心思想是建立最大灵敏度函数Ms分别与IMC-PID控制器和最优二次型优化控制技术之间的关系。仿真实验结果表明控制策略的可行性和有效性,并满足系统的稳定条件及系统鲁棒性的要求。2.针对非方多变量时滞内模控制系统中求解被控对象广义逆模型的复杂性,提出一种新型的基于双分解(满秩分解和奇异值分解)的多变量内模控制器设计方法。基于双分解的多变量内部模型控制策略能够有效地克服由于计算模型伪逆而引起的误差,改善系统的鲁棒性。在设计过程中,将匹配模型的自反广义逆矩阵用于控制器设计中,降低算法的复杂度。在Woodberry模型和Shell模型的仿真结果表明控制策略的可行性和有效性。3.为了使内部模型控制系统具有主动性的抗干扰能力,本文针对SISO时滞系统提出了一种具有主动抗干扰作用的内模控制系统(ADRIMC)。在ADRIMC控制系统中采用平衡整定策略整定控制器参数,并分析了系统的稳态跟踪特性及鲁棒性。仿真卖验表明ADRIMC减弱了控制系统对于被控模型的依赖,能够克服模型误差对系统的影响,并提高了系统的鲁棒性。ADRIMC控制策略还能够体现了控制系统动态性能与系统鲁棒性之间的折中关系。4.在多变量时滞控制系统中,系统解耦后的模型不能直接用于控制器的设计,需要进行降阶处理。但是,降阶处理会产生新的降阶误差,并对系统造成影响,减弱控制系统的鲁棒性。因此,本文采用ADRIMC控制策略,将降阶误差当成内部干扰进行处理,提高系统的鲁棒性。将所提出的控制策略应用于Alatiqi模型和OR模型,仿真结果表明所提出的控制策略能够有效的控制MIMO大时滞和强干扰模型。5.针对传统控制方法中设计过程繁琐和复杂的特点,提出了一种涉及工业过程控制领域中针对于复杂化学工业过程对象的控制系统,即智能灰箱控制系统,其目的在于简化传统的复杂控制器设计过程。智能灰箱控制系统是利用内部模型控制策略的思想,将辨识模块与控制模块集成一体。所提出的控制系统的优点是系统结构简单,设计过程简化,对于JSTH控制系统的仿真结果表明控制策略的有效性和可行性。