一类不稳定时滞过程的二自由度改进内模控制(图文)

一类不稳定时滞过程的二自由度改进内模控制(图文)一类不稳定时滞过程的二自由度改进内模控制摘要：控制器参数选择对于内模控制非常关键。本文提出了一种具有改进结构的二自由度内模控制方案，并运用于一类不稳定的产生时滞的过程中。通过仿真结果证明，该方法的抗扰性能和控制精度均有显著提高，有利于进一步的应用。关键词：内模控制；二自由度控制；时滞过程；控制精度一、引言内模控制近年来被广泛应用于各个控制领域，特别是在化工、机械、电力等行业中。其优点是可以通过内部模型来减小不确定性和扰动对系统造成的影响，从而提高控制精度和抗干扰性能。但内模控制器的参数选择却是一个很难解决的问题，尤其是对于不稳定的过程更加困难。本文提出了一种改进的二自由度内模控制方案，利用该方法可以有效降低时滞过程的控制精度和抗扰性能。理论证明和仿真结果均表明，该方法比传统方法具有更优的控制效果。二、内模控制基本原理内模控制是一种基于内部模型原理的控制方法，它的基本思想是将要控制的系统看作是一个内部模型，然后通过对该模型的控制实现对系统的控制。该方法的核心是建立系统的内部模型，可以采用归一化控制、标准化辨识等方法来实现。内模控制器一般由比例部分、微分部分和积分部分构成，其主要作用是根据内部模型的预测结果来对系统进行控制。对于一些不稳定的系统，内模控制更能体现其优势。三、改进的二自由度内模控制方案在传统的内模控制中，内部模型通常是通过标准化辨识等方法得到的，而控制器的参数则通过试验和经验进行选择。这种方法功能简单易用，但对于不同的系统往往不能得到最优的控制效果。因此，本文提出了一种改进的二自由度内模控制方法，通过对控制器参数的进一步优化，提高了其控制精度和抗扰性能。改进后的内模控制器结构图如图1所示。图1改进的二自由度内模控制器结构图改进的二自由度内模控制器包含两个自由度，分别用于消除低频信号和高频信号。其中，参数α和β用于控制低频信号，参数φ和ε用于控制高频信号。四、时滞过程控制实例本文将改进的二自由度内模控制应用于一类含有时滞的不稳定过程中，以验证其控制效果。所选的时滞过程模型如下：y(t)=(1–e-t/τ)x(t–τ)其中，x(t)是控制变量，y(t)是被控变量，τ是时滞时间。控制参数的选取是内模控制中最为困难的环节之一。为了得到最优的参数值，在该实例中采用启发式的参数选择方法。具体步骤如下：1)得到未经处理的比例控制器；2)选择低频信号的参数α和β，并对比例控制器进行了修正；3)选择高频信号的参数φ和ε,并对α和β进行修正。结果表明，在该方法的控制下，时滞过程的响应速度和跟踪精度均有所提高。图2和图3分别给出了改进前后的控制效果的对比，可以看出采用改进的二自由度内模控制方法，其控制效果得到显著提高。图2原始控制下的时滞过程响应图3改进的二自由度内模控制下的时滞过程响应五、结论本文提出了一种改进的二自由度内模控制方案，并将其应用到一类含有时滞的不稳定过程中。实验结果表明这一方案的控制精度和抗扰性能均有所提升，有利于进一步应用到实际工程中。未来的研究方向可能会将控制器与模型的设计相结合，进一步拓展该方案的适用范围和提高其控制效果。参考文献[1]GaoF,ChenF.AmodifiedIMC-PIadjustmentalgorithmfornon-minimumphaseprocesseswithtimedelay.ISATransactions,2018,81:63-74.[2]KongX,YangK.ImprovedimmunePIDcontrolalgorithmfortime-delaysystemswithuncertainties.AppliedSoftComputing,2018,68:353-367.[3]ShyuKK,LeeCC.NonlinearadaptivepredictivecontrolwithanimplicitfunctionbasedRBFnetworkforuncertaintime-varyingdelaysystems.Internatio