实验对象的解耦控制算法研究开题报告

 2021-08-08 14:18:41

1. 研究目的与意义

在现代化的工业生产中,不断出现一些较复杂的设备或装置,这些设备或装置的本身所要求的被控制参数往往较多,因此,必须设置多个控制回路对该种设备进行控制。由于控制回路的增加,往往会在它们之间造成相互影响的耦合作用,也即系统中每一个控制回路的输入信号对所有回路的输出都会有影响,而每一个回路的输出又会受到所有输入的作用。要想一个输入只去控制一个输出几乎不可能,这就构成了耦合系统。由于耦合关系,往往使系统难于控制、性能很差。

这时就需要耦合控制,解耦控制系统,就是采用某种结构,寻找合适的控制规律来消除系统种各控制回路之间的相互耦合关系,使每一个输入只控制相应的一个输出,每一个输出又只受到一个控制的作用。 解耦控制是一个既古老又极富生命力的话题,不确定性是工程实际中普遍存在的棘手现象。解耦控制是多变量系统控制的有效手段。

2. 国内外研究现状分析

三种解耦理论分别是:基于Morgan问题的解耦控制,基于特征结构配置的解耦控制和基于H_∞的解耦控制理论。

在过去的几十年中,有两大系列的解耦方法占据了主导地位。其一是围绕Morgan问题的一系列状态空间方法,这种方法属于全解耦方法。这种基于精确对消的解耦方法,遇到被控对象的任何一点摄动,都会导致解耦性的破坏,这是上述方法的主要缺陷。其二是以Rosenbrock为代表的现代频域法,其设计目标是被控对象的对角优势化而非对角化,从而可以在很大程度上避免全解耦方法的缺陷,这是一种近似解耦方法。[

择适当的控制规律将一个多变量系统化为多个独立的单变量系统的控制问题。在解耦控制问题中,基本目标是设计一个控制装置,使构成的多变量控制系统的每个输出变量仅由一个输入变量完全控制,且不同的输出由不同的输入控制。在实现解耦以后,一个多输入多输出控制系统就解除了输入、输出变量间的交叉耦合,从而实现自治控制,即互不影响的控制。互不影响的控制方式,已经应用在发动机控制、锅炉调节等工业控制系统中。多变量系统的解耦控制问题,早在30年代末就已提出,但直到1969年才由E.G.吉尔伯特比较深入和系统地加以解决。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

1.中水箱和右水箱作为被控对象;

2.测试对象特性;

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4. 研究创新点

1. 解耦控制系统一般都是多输入多输出系统,而且输入和输出之间的关系是复杂的耦合,一个输入量影响多个输出量,一个输出量受多个输入量的影响。

2. 实际被控对象不同,输入、输出之间的关系也不同。被控对象的某个输出和某个输出具有明显的一一对应的依赖性,而其他输出和输出的相互关系则很弱,可以忽略。此时的多输入多输出关系,可以简化为多个单输入单输出的单回路控制系统,而把其他的影响因素看成干扰。

3. 当多输入多输出系统中输入输出相互耦合较强时,系统不能简单地简化为多个单回路控制系统,此时应采取相应的解耦措施,之后再对系统采取适当的控制措施。

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