多變量解耦控制方法研究

摘要

隨著被控系統越來越復雜，如不確定性、多干擾、非線性、滯后、非最小相位等，需要控制的變量往往不只一個，且多個變量之間相互關聯，即耦合，傳統的單變量控制系統設計方法顯然無法滿足要求，工程中常常引入多變量的解耦設計。

本文采用了兩種方法，前饋補償設計法和狀態反饋解耦方法對控制變量實現了解耦。前饋補償設計法是系統解耦控制中一種常采用的、較簡單的解耦方法。通過前饋補償解耦，原系統可以看成兩個獨立的單輸入單輸出系統，系統解耦后系統的動態響應有一定改善。本文利用前饋補償設計法對某鋼鍋爐燃燒系統實現了解耦。狀態反饋解耦借助反饋通道實現系統解耦，本文利用該方法對某化學反應過程中，通過控制反應過程的溫度和反應斧內壓力變化控制反應過程實現了解耦。本文通過兩種實際應用詳細地講解了多變量在實際工業中的應用以及其重要性。

關鍵字：多變量解耦，單輸入輸出系統，前饋補償設計法，狀態反饋設計法

ABSTRACT

...

KEY WORDS：Multivariable decoupling，Single input and output system，Design method of feedforward compensation，The state feedback design method

目錄

摘 要I

ABSTRACTII

第一章 緒論1

1.1 多變量解耦方法簡介1

1.2 多變量解耦方法研究意義2

1.3 工程背景3

1.4 主要分類4

1.5 論文工作5

第二章 多變量解耦控制系統6

2.1 多變量過程的基本描述6

2.2 相對增益與相對增益矩陣7

2.2.1 相對增益的定義7

2.2.2 相對增益的求取8

2.2.3 相對增益的性質9

第三章 解耦問題11

3.1 解耦的定義11

3.2 解耦控制系統的設計12

3.2.1 前饋補償設計法12

3.2.2 串聯補償器解耦13

3.2.3 單位矩陣設計法15

3.2.4 狀態反饋解耦[3]15

3.3解耦系統的簡化及存在問題18

3.3.1 解耦系統的簡化設計18

3.3.2 解耦控制中的一些問題19

第四章 解耦控制系統應用及仿真21

4.1 Matlab簡介21

4.2前饋補償器解耦控制23

4.3反饋補償器解耦控制30

第五章 全文總結37

5.1全文工作總結37

5.2未來展望37

致  謝38

畢業設計小結39

參考文獻40