解耦控制课件

解耦控制南华大学电气工程学院1解耦控制

第一节、概述第二节、系统的耦合第三节、解耦控制方法2第一节概述耦合：控制量与被控量之间是互相影响的，一个控制量的变化同时引起几个被控制量变化的现象。解耦：消除系统之间的相互耦合，使各系统成为独立的互不相关的控制回路。解耦方法：被控量和控制量之间的适当匹配；重新整定调节器参数；附加解耦装置3第二节系统的耦合一、相对增益的定义相对增益用来衡量一个控制量μj对一个被控制量yi的影响。开环增益矩阵（静态耦合）双变量耦合系统4第一放大系数：是指控制量μj改变了一个△μ时，其它控制量μr(r≠j)均不变的情况下，μj与yi之间通道的开环增益。显然它就是除μj

到yi

通道外，其它通道全部断开时所得到的μj

到yi

通道的静态增益。第二放大系数：在所有其它回路均闭合，即保持其它被控制量都不变的情况下，找出各通道的开环增益，记作矩阵Q。它的元素qij的静态值称为μj到yi通道的第二放大系数。5μ1μ16相对增益=第一放大系数/第二放大系数μj到yi这个通道的相对增益为

若λij＝1，表明由yi和μj组成的控制回路与其它回路之间没有关联。若λij=0，即pij=0，表明控制量μj不影响被控量yi，则不能用μj来控制yi。若λij→∞，即qij=0，表明其它闭合回路的存在使得yi不受μj的影响。7二、求取相对增益的方法1.直接法：按定义对过程的参数表达式进行微分，分别计算出第一和第二放大系数,然后得到相对增益矩阵

。82.间接法：由第一放大系数经过计算得到第二放大系数从而得到相对增益矩阵。引入H矩阵设则用矩阵表示Λ=P*（P-1）T=（H-1）*HT

系统的相对增益矩阵内同一行诸元素之和为1，同一列诸元素之和也为1。

9[例9-3]一条母管上有两个并联支路的系统如图9-4所示。各支路均有流量控制，流经两管的总流量是不变的。假如两管道情况相同，它们的增益也相同。10结论：（1）当通道的相对增益接近于1，例如1.2>λ>0.8,则表明其它通道对该通道的关联作用很小,不必采取特别的解耦措施。（2）当相对增益小于零或接近于零，说明使用本通道调节器不能得到良好的控制效果。即这个通道的变量选配不恰当，应重新选择。（3）一般在0.7>

>0.3

或>1.5范围内时,表明系统中存在严重的耦合,需进行耦合设计。11第三节解耦控制方法

解耦的本质在于设置一个计算网络，减少或解除耦合，以保证各个单回路控制系统能独立地工作。解耦常用的方法有三种一、串联解耦控制二、反馈解耦控制三、前补偿法12一、串联解耦控制

Y(s)=W(s)

(s)

(s)=D(s)

T(s)Y(s)=W(s)D(s)

T(s)设计D(s)，使W(s)D(s)相乘后成为对角阵，这样就解除了系统间的耦合，使两个控制回路不再关联。WT1(s)WT2(s)131.对角矩阵法

推导过程略解耦器数学模型为WT1(s)WT2(s)W11(s)W22(s)142.三角矩阵法推导过程略解耦器数学模型为WT1(s)WT2(s)W2115二、反馈解耦控制

WTFWR

T

YFd根据串联解耦控制求Fd，再求F16三、前补偿法

前补