基于內膜控制的先進控制教學文案

1、基于內膜控制的先進控制論文框架論文框架研究背景研究背景課題方向課題方向論文要點論文要點結論結論1234通過求取參考輸入通過求取參考輸入R(s)和擾動輸入和擾動輸入D(s)與過程輸出與過程輸出Y(s)之間的傳遞函數(shù)，易得出系統(tǒng)閉環(huán)響應為之間的傳遞函數(shù)，易得出系統(tǒng)閉環(huán)響應為內膜控制內膜控制 如果模型準確，即如果模型準確，即M ( s) = P( s) ，且沒有外界擾動，且沒有外界擾動，即即D( s) = 0 ，則模型的輸出，則模型的輸出Y(s)與過程的輸出與過程的輸出Y相等，此相等，此時反饋信號為零。這樣在無模型不確定性和無未知輸入時反饋信號為零。這樣在無模型不確定性和無未知輸入的條件下，內模控制

2、系統(tǒng)具有開環(huán)結構。的條件下，內模控制系統(tǒng)具有開環(huán)結構。基于基于內膜控制內膜控制的的PID控制器的設計控制器的設計： 具有內?？刂平Y構的具有內模控制結構的PID控制器理想的控制器理想的PID控制器具控制器具有如下的形式：有如下的形式：內膜控制內膜控制的的PID控制器的控制器的設計設計內?？刂破鲀饶？刂破?其其目的是將內?？刂破鬓D化為目的是將內模控制器轉化為PID類型的解，即使式類型的解，即使式(3)和式和式(4)等價，因而從內模控制的角度來設計等價，因而從內?？刂频慕嵌葋碓O計PID控制控制器。通常內模控制器的設計過程如下器。通常內模控制器的設計過程如下2 :第一步第一步:把模型分解為全通部分把模

3、型分解為全通部分M+和最小相位部分和最小相位部分M-，即即第二步第二步:模型誤差的魯棒性設計為抑制模型誤差對系統(tǒng)的模型誤差的魯棒性設計為抑制模型誤差對系統(tǒng)的影響，增加系統(tǒng)的魯棒性，在控制器中加入一個低通濾影響，增加系統(tǒng)的魯棒性，在控制器中加入一個低通濾波器波器F( s) ，一般，一般F( s)取最簡單形式如下取最簡單形式如下: 內?？刂破鲀饶？刂破魍ㄟ^求取參考輸入通過求取參考輸入R(s)和擾動輸入和擾動輸入D(s)與過程輸出與過程輸出Y(s)之間的傳遞函數(shù)，易得出系統(tǒng)閉環(huán)響應為之間的傳遞函數(shù)，易得出系統(tǒng)閉環(huán)響應為內?？刂破鲀饶？刂破饕浑A系統(tǒng)一階系統(tǒng)當過程模型已知時，根據上式和當過程模型已知時，

4、根據上式和PID控制算式，由控制算式，由s多項多項式各項冪次系數(shù)對應相等的原則，求解可得基于內模控式各項冪次系數(shù)對應相等的原則，求解可得基于內模控制原理的制原理的PID控制器各參數(shù)。控制器各參數(shù)。3.2一階系統(tǒng)一階系統(tǒng)可以看出，對于一階系統(tǒng)，基于內?？刂圃碓O計的控可以看出，對于一階系統(tǒng)，基于內模控制原理設計的控制器為制器為PI控制器，其中控制器，其中 在目標函數(shù)下的最優(yōu)控制規(guī)律是比例在目標函數(shù)下的最優(yōu)控制規(guī)律是比例+積分，且是無積分，且是無余差的，并可以證明對于對象參數(shù)的變化是不靈敏的。余差的，并可以證明對于對象參數(shù)的變化是不靈敏的。而基于內模原理所設計的控制器也是而基于內模原理所設計的控制

5、器也是PI控制器，這說明控制器，這說明基于內模控制原理設計的基于內?？刂圃碓O計的PID控制器是符合二次型最優(yōu)控制器是符合二次型最優(yōu)控制選型原則的。控制選型原則的。一階系統(tǒng)一階系統(tǒng)二階結構二階結構:當過程模型是二階系統(tǒng)時，即當過程模型是二階系統(tǒng)時，即:可以看出，對于二階對象，基于內模控制原理設計的控制器為PID控制器，其中二階系統(tǒng)二階系統(tǒng) 對于二階對象，在設定值變化時，在目標函數(shù)對于二階對象，在設定值變化時，在目標函數(shù)(11)下下的的最優(yōu)控制規(guī)律是比例的的最優(yōu)控制規(guī)律是比例+積分積分+微分，而且也可以證明微分，而且也可以證明它對于過程參數(shù)的變化是不靈敏的。這同樣可說明對于它對于過程參數(shù)的變化是不靈敏的。這同樣可說明對于二階對象基于內模控制原理設計的二階對象基于內?？刂圃碓O計的PID控制器也是符合控制器也是符合線性二次型最優(yōu)控制選型原則的。線性二次型最優(yōu)控制選型原則的。二階系統(tǒng)二階系統(tǒng)結論結論： 從以上內模從以上內模PID控制器的設計過程可以看出時間常數(shù)控制器的設計過程可以看出時間常數(shù)是需要整定的參數(shù)是需要整定的參數(shù),方法比較簡單方法比較簡單,并且在系統(tǒng)特性變化的并且在系統(tǒng)特性變化的情況下具有很強的魯棒性和抗干擾能力情況下具有很強的魯棒性和抗干擾能力,輸出超調很小或輸出超調很小或基本無超調基本無超調,理論分析和仿真結果均表明控制量變化理論分