基于LTR的控制方法在多變量系統(tǒng)的應用研究.pdf

1、對于工業(yè)生產過程中的多變量系統(tǒng)，尤其是包含多時滯、非最小相位的復雜系統(tǒng)的控制越來越成為當前的研究熱點。將傳統(tǒng)的控制方法從單變量單時滯系統(tǒng)推廣到多變量時滯復雜系統(tǒng)中時，傳統(tǒng)控制方法的魯棒穩(wěn)定性較差，無法取得令人滿意的控制效果。而回路傳遞函數恢復方法(LoopTransfer Recovery)作為一種先進的控制方法，通過設計滿足系統(tǒng)預期要求的目標回路，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控制器的設計

2、方法，并應用在包含多時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)。針對包含不同復雜環(huán)節(jié)的多變量系統(tǒng)，設計出相應的LTR控制結構，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際應用價值。
　　針對多變量系統(tǒng)中存在外界干擾的情況，本文首先給出靈敏度函數的概念，通過計算閉環(huán)控制系統(tǒng)的靈敏度函數，可有效地說明LTR多變量控制系統(tǒng)的擾動抑制能力。對于多變量系統(tǒng)中包含模型不確定性與參數不確定性的情況，本文利

3、用結構化奇異值(Structured Singular Value)方法對控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性與魯棒性能進行分析，通過給出控制系統(tǒng)的SSV曲線，可檢驗將LTR控制方法用于包含不確定性的系統(tǒng)時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)單自由度控制器無法同時滿足系統(tǒng)控制效果與魯棒性的要求，本文利用LTR控制方法設計包含兩自由度控制器的系統(tǒng)。基于最優(yōu)原理對整個控制系統(tǒng)進行設計，通過前置控制環(huán)節(jié)對系統(tǒng)進行增廣，并與狀

4、態(tài)反饋控制器共同組成兩自由度LTR控制結構。利用分離原理對兩自由度控制器與狀態(tài)觀測器進行獨立設計，通過對Kalman濾波器增益矩陣的計算，完成狀態(tài)觀測器的設計，從而得到LTR多變量控制系統(tǒng)。本文將基于LTR的控制方法應用到多變量多時滯系統(tǒng)中，通過對多時滯環(huán)節(jié)的逼近處理，利用近似后的模型設計兩自由度LT控制結構，并將其應用到多變量多時滯對象中。利用經典的實例Industrial-ScalePolymerization反應器模型與Wood-