第三章-内模控制技术.ppt

设 时 表明：滤波器 与闭环性能有非常直接的关系。滤波器中的时间常数 是个可调整的参数。时间常数越小， 对 的跟踪滞后越小。 事实上，滤波器在内模控制中还有另一重要作用，即利用它可以调整系统的鲁棒性。其规律是，时间常数 越大，系统鲁棒性越好。 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第32页。 五、内模控制的设计举例 则可取 ，其中T 为调节参数 设 标称输入输出传函为 控制器Q 对象P 模型Pm u y ym em r 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第33页。 MATLAB工具箱SIMULINK下的仿真结构图： + + Sum4 Step Input1 - + Sum3 Transport Delay Transport Delay1 s +2s+1 2 1 Transfer Fcn5 s +2s+1 2 1 Transfer Fcn4 s +2s+1 2 0.16s +.8s+1 2 Transfer Fcn6 + - Sum2 Step Input Scope Scope1 u To Workspace2 y To Workspace1 Clock t To Workspace 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第34页。 仿真结果1（模型准确时）： T=0.8 T=0.4 T=0.1 T↑→ u↓ time u T=0.8 T=0.4 T=0.1 T↓→ 快速性↑ y time 调节方针：T↓?快速性↑，但 u↑，鲁棒性↓ 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第35页。 仿真结果2（模型不准确时）： T=0.1 T=0.4 T=0.8 T↑→鲁棒性↑ y time 模型误差20% 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第36页。 讨论（1）当 , , 时，滤波时间常数取不同值时，系统的输出情况。（2）当 , ，由于外界干扰使 由1变为1.3，取 不同值时，系统的输出情况。 例2 过程工业中的一阶加纯滞后过程（无模型失配和无外部扰动的情况）。 则 在单位阶跃信号作用下，设计IMC控制器为 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第37页。 1～4曲线分别为 取0.1、0.5、1.2、2.5时，系统的输出曲线。 过程无扰动 过程有扰动 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第38页。 例3 考虑实际过程为 内部模型为 (a)IMC系统结构 （b）Smith预估控制系统结构 存在模型误差时的系统结构图 比较IMC和Smith预估控制两种控制策略 。 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第39页。 不存在模型误差仿真输出 存在模型误差时IMC仿真 存在模型误差时Smith预估控制仿真 (a) (b) (c) 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第40页。 六、内模控制的离散算式 离散形式的内模控制 式中， 为过程最小相位部分， 包含纯滞后， 包含单位圆外的零点， 和 的静态增益均为1。 如果过程包含N个采样周期的纯滞后，则 在过程没有纯滞后的情况下， 。 反映采样过程的固有延迟。 步骤1 因式分解过程模型 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第41页。 如果过程模型中包含有单位圆外的零点 式中， 是 的零点，而且 如果系统没有零点 步骤2 设计控制器 是可调整参数，当 很小，能改善闭环性能，但对模型误差变得敏感；而当 较大时，则相反。 ——采样周期， ——滤波器的时间常数 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第42页。 六、IMC的改进 基本结构Q兼顾各方面性能 （标称性能、鲁棒及抗扰性能） r u y 控制器Q 对象P 模型Pm 反馈滤波F em ym 具有反馈滤波的IMC系统 控制器Q 对象P 模型Pm u y ym em r 内模控制的基本结构 增加反馈滤波Q针对标称性能，F针对鲁棒及抗扰性 与自适应、智能控制结合，自动调整Pm 、Q 或 F 第三章-内模控制技术全文共46页，当前为第43页。 1.分解模型为 和