多变量解耦控制方法研究

摘要

随着被控系统越来越复杂，如不确定性、多干扰、非线性、滞后、非最小相位等，需要控制的变量往往不只一个，且多个变量之间相互关联，即耦合，传统的单变量控制系统设计方法显然无法满足要求，工程中常常引入多变量的解耦设计。

本文采用了两种方法，前馈补偿设计法和状态反馈解耦方法对控制变量实现了解耦。前馈补偿设计法是系统解耦控制中一种常采用的、较简单的解耦方法。通过前馈补偿解耦，原系统可以看成两个独立的单输入单输出系统，系统解耦后系统的动态响应有一定改善。本文利用前馈补偿设计法对某钢锅炉燃烧系统实现了解耦。状态反馈解耦借助反馈通道实现系统解耦，本文利用该方法对某化学反应过程中，通过控制反应过程的温度和反应斧内压力变化控制反应过程实现了解耦。本文通过两种实际应用详细地讲解了多变量在实际工业中的应用以及其重要性。

关键字：多变量解耦，单输入输出系统，前馈补偿设计法，状态反馈设计法

ABSTRACT

...

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

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 多变量解耦方法简介 1

1.2 多变量解耦方法研究意义 2

1.3 工程背景 3

1.4 主要分类 4

1.5 论文工作 5

第二章 多变量解耦控制系统 6

2.1 多变量过程的基本描述 6

2.2 相对增益与相对增益矩阵 7

2.2.1 相对增益的定义 7

2.2.2 相对增益的求取 8

2.2.3 相对增益的性质 9

第三章 解耦问题 11

3.1 解耦的定义 11

3.2 解耦控制系统的设计 12

3.2.1 前馈补偿设计法 12

3.2.2 串联补偿器解耦 13

3.2.3 单位矩阵设计法 15

3.2.4 状态反馈解耦[3] 15

3.3解耦系统的简化及存在问题 18

3.3.1 解耦系统的简化设计 18

3.3.2 解耦控制中的一些问题 19

第四章 解耦控制系统应用及仿真 21

4.1 Matlab简介 21

4.2前馈补偿器解耦控制 23

4.3反馈补偿器解耦控制 30

第五章 全文总结 37

5.1全文工作总结 37

5.2未来展望 37

致  谢 38

毕业设计小结 39

参考文献 40