多变量控制系统PPT学习教案

1、会计学1多变量控制系统多变量控制系统过程控制系统的基本概念给定一个过程控制系统能够正确选择被控对象，被控变量，操纵变量，能够正确画出系统的框图根据控制目标选择合适的控制规律控制器参数整定验证性能评估指标复杂过程控制非最小相位系统系统参数已知系统参数未知过程控制系统辨识SISOMIMO第1页/共70页第2页/共70页第3页/共70页单入单出系统（SISO）:多输入多输出系统（MIMO）:n=m:n=m:方系统；方系统；nm:nm:瘦系统；瘦系统；nm:n1,说明总体影响小于主要影响11(4) 0.51,说明主要影响大于总体影响11(6)对 的影响。0.5ij（3）jiuy其他回路闭合后，对 的影

2、响其他回路影响。4 0.51ij（ ）jiuy其他回路闭合后，对 的影响其他回路影响。5 00.5ij（ ）jiuy其他回路闭合后，对 的影响 其他回路影响。6 1ij（ ）jiuy其他回路闭合后，其他回路影响抵消了部分对 的影响。jiuy其他回路闭合后，其他回路影响抵消了全部对 的影响。7 0ij（ ）NO!NO!NO! ()1ij NO!NO!4.4 耦合测度与配对规则耦合测度与配对规则第22页/共70页1.5常严重的耦合。需要考虑进行解耦设计或采用多变量控制系统设计方法。第23页/共70页4.4 耦合测度与配对规则耦合测度与配对规则10.80.20.20.8 21.50.20.21.5

3、30.30.70.70.3 41.950.650.30.661.880.220.290.221.52 14.54.5-4.514.5-4.5-4.5-105第24页/共70页Niederlinski 指数（NI）：1detniiiKNIkNI1，所以将原有控制器的增益乘以失调因子 后，可得调整后的控制器参数为回路1回路2226.3;47.01I1cK9.35;-0.088I22cK第59页/共70页独立设计法分解的TITO过程)()(1)()()()()()()(1)()()()()(1111211222222222112111sGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsGcccc第

4、60页/共70页1)()(for )()()()()(1)()(for )()()()()(111112112222222222112111sGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsGsGcc122111122122122211( )( )( )( ) ( )( )( )( ) Gs GsG sGsKGs GsG sGsK不做回路近似情况下如何设计分散控制器？第61页/共70页221( )1Dsg skea sa s针对SOPDT模型：2( )=1DPIIIPDcIkkkkkksgsssskksPID控制器设计为：1212( )( )=PIPDIDIIDscIkkkkkkkkg s g

5、saaekaaks即，：令,则开环传递函数为,第62页/共70页 ()()()()1()()1 ()()gcgmgcgpcpmpcparc g jgjA g jgjg jgjarc g jgj 212(1)ImmmkAADk1212PImDkakA kDkaPIDPID控控制制器器参参数数为为：112PImkakA kDPIPI控控制制器器参参数数为为：根根据据增增益益裕裕度度和和相相角角裕裕度度的的定定义义：DkkkkADpmIpIgmg22第63页/共70页Am m kI kP kD2/4/4kDa1/4kDa2/4kD3/3/6kDa1/6kDa2/6kD43/8/8kDa1/8kDa2

6、/8kD表表4.14.1典型的增益裕度和相角裕度值及对应典型的增益裕度和相角裕度值及对应PIDPID控制器参数控制器参数Am越大，响应曲线越平滑，响应时间越长！增益和相角裕度方法增益和相角裕度方法适用于适用于D/D/ 比较小的过程比较小的过程第64页/共70页4.6 MIMO系统的分散控制系统的分散控制38.1733.412.818.93.8( )( )1 16.71211 14.9( )( )( )6.619.44.91 10.91 14.41 13.2sssDsssBeeeXsR ssssF sXsS seeesss12.944518.7804(0)6.841419.2163G2.0684

7、-1.0684RGA-1.06842.0684失 调 因 子 法：20.581810.2713( )0.59701.0854cGsss20.0461( )-0.23040.1843cGsss10.1208( )0.46600.7882cGsss20.0343( )0.21220.2527cGsss 独立设计法：第65页/共70页(I)(I)n采用解耦控制系统的结构采用解耦控制系统的结构 对角结构对角结构分散控制器分散控制器解耦器解耦器4.6 MIMO系统的分散控制系统的分散控制第66页/共70页(II)(II)解耦控制器解耦控制器n4.6 MIMO系统的分散控制系统的分散控制第67页/共70页37312.818.916.71211( )6.619.410.9114.41sssseessG seess例例4.84.8 Wood-Berry Wood-Berry 蒸馏塔问题蒸馏塔问题05010015020025030000.511.5y1 050100150200250300-0.500.511.5Time(sec)y2分 散 控 制 （ 失 调 因 子 法 ）解 耦 控 制 （ 解 耦 阵 为 伴 随 阵 ）4.6 MIMO系统的分散控制系统的分散控制第6