純滯后補償控制ppt課件-資料下載頁
2025-04-29 04:12本頁面
【正文】 內(nèi)部模型控制器的設(shè)計 (1). 理想內(nèi)部模型控制器 GI(Z)，可由圖 523導(dǎo)出 （ 554） 當 時，為了使 Y(Z)=R(Z) 可導(dǎo)出 （ 555） 對于外部擾動， R(Z)=0 ， 要求 Y(Z)=0 亦可導(dǎo)出上式關(guān)系。 ? 這種內(nèi)部模型控制器稱為理想內(nèi)部模型控制器，它只有在 G10(Z) 存在而且在物理上能實現(xiàn)時才能使用，同時，理想內(nèi)部模型控制器對模型的誤差十分敏感。? 然而，在工業(yè)生產(chǎn)過程中往往會有純滯后，有時 GO(Z)還有單位圓外的零點。在這種情況下，GI(Z)是不可能實現(xiàn)的或不穩(wěn)定的。此時，不能直接采用理想控制器。 (2).無余差 當控制器的增益為模型穩(wěn)態(tài)增益的倒數(shù)，即 且模型精確時，則根據(jù)終值定理， 這表明，滿足上述條件，內(nèi)部模型控制不存在穩(wěn)態(tài)偏差。 (3). 對偶穩(wěn)定性 由式（ 554）可知，內(nèi)部模型控制系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為： 或 （ 556） 如果對象模型是精確的，則上式可簡化為： （ 557） 因此，內(nèi)模控制系統(tǒng)穩(wěn)定的充分必要條件是上式的根全部位于單位圓內(nèi)。若對象是穩(wěn)定的，則其特征方程 （ 558） 的根應(yīng)全部位于單位圓內(nèi)。同樣，若控制器是穩(wěn)定的，則閉環(huán)穩(wěn)定的充分必要條件為特征方程 （ 559） 的根應(yīng)全部位于單位圓內(nèi)。? 由式（ 557）可知，內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)的特征方程的根是由兩部分構(gòu)成的，一部分是式（ 558）的根，另一部分是式（ 559）的根。此外，沒有其它的根。這就導(dǎo)出了內(nèi)?？刂频膶ε挤€(wěn)定性。即在對象模型精確的條件下，當控制器GI(Z)和對象 GP(Z)都穩(wěn)定時，內(nèi)模控制系統(tǒng)閉環(huán)也一定穩(wěn)定。? 在工業(yè)過程中，大多數(shù)對象是開環(huán)穩(wěn)定的。因而，設(shè)計內(nèi)?？刂茣r，只要設(shè)計的控制器的GI(Z) 開環(huán)是穩(wěn)定的，則整個閉環(huán)系統(tǒng)就必然穩(wěn)定。所以，內(nèi)?？刂平鉀Q了控制系統(tǒng)設(shè)計中分析穩(wěn)定性的難題。當然對于某些開環(huán)不穩(wěn)定的對象，可以先設(shè)計一個反饋控制系統(tǒng)使其穩(wěn)定，然后再采用內(nèi)?？刂?。5． 6． 3帶濾波器的內(nèi)?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計 為了在模型有誤差時增強系統(tǒng)的魯棒性，可以通過在反饋通道上引入濾波器，如圖 525所示。 F(z)YMYDR GI(Z)GO(Z)圖 525 帶濾波器的內(nèi)?？刂品綁K圖 當模型與對象失配時，可以通過設(shè)計濾波器使上式全部特征根都位于單位圓內(nèi)。 Garcia和 Morari指出，用下面的一階濾波器 （ 561） 其中 ，可使閉環(huán)系統(tǒng)在模型失配時仍穩(wěn)定。濾波器常數(shù) 由下式所決定， （ 562） ? 式中 TS 為采樣周期， Tf是濾波器的時間常數(shù)。? 濾波器常數(shù) 可作為一個可調(diào)參數(shù)。當 值很小而接近零時，能改善動態(tài)性能，但系統(tǒng)對模型誤差變得很敏感；當 較大而接近于 1時，能增強魯棒性，響應(yīng)變得遲緩。所以必須對魯棒性和動態(tài)性能之間取一個適當?shù)谜壑兄怠Ｔ谀承┣闆r下， F(Z)也可采用高階濾波器，以取得更好的結(jié)果。5． 6． 4 內(nèi)部模型控制的一般結(jié)構(gòu)內(nèi)?？刂频囊话憬Y(jié)構(gòu)可畫成圖 526所示的方塊圖。F(z)Gc(Z)GO(Z)GR(Z) 圖 526 內(nèi)?？刂频囊话憬Y(jié)構(gòu) （ 1） PID控制 當取 GR(Z)=F(Z)=1； ； GC(Z)=PID時，成為 PID控制。（ 2）史密斯預(yù)估補償控制當取 GR(Z)=F(Z)=1； ； GC(Z)=PID時 , 成為史密斯預(yù)估補償控制。（ 3）確定性線性二次型最優(yōu)反饋控制當 F(Z)取專門的濾波器； GR(Z)為設(shè)定值補償器； ； GC(Z)=P時 , 成為確定性線性二次型最優(yōu)反饋控制。（ 4）模型算法控制（ MAC）（ 5）動態(tài)矩陣控制（ DMC）
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