内模控制 内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略。它与史,控制器设计可由过程模型直接求取。密斯预估控制很相似,有一个被称为内部模型的过程模型设计简单、控制性能好、鲁棒性强,并且便于系统分析。 内模控制方法由 Garcia 和 Morari 于 1982 年首先正式提出。可以和许多其它控制方式相结合,如内模控制与神经网络、内模控制与模糊控制、内模控制和自适应控制、内模控制和最优控制、预测控制的结合使内模控制不断得到改进并广泛应用于工程实践中,取得了良好的效果。 内模控制结构: 内模控制器的设计思路是从理想控制器出发,然后考虑了某些实际存在的约束,再回到实际控制器的。 讨论两种不同输入情况下,系统的输出情况: (1)当 0)(,0)(sDsR假若模型准确,即 由图可见 )()(ˆsGsGpP)()(ˆsDsD)](ˆ)(1)[()]()(1)[()(IMCIMCsGsGsDsGsGsDsYpp假若“模型可倒”,即 可以实现 )(ˆ1sGp)(ˆ1)(IMCsGsGp0)(sY可得 不管 如何变化,对 的影响为零。表明控制器是克服外界扰动的理想控制器。 则令 )( sD)( sY ——实际对象; ——对象模型; ——给定值; ——系统输出; ——在控制对象输出上叠加的扰动。 )( sGp)(ˆsGp)( sR)( sY)( sD)(IM C sG)(sU)( sY)( sGp)(sR)(ˆsGp)(sD)(m sY)(ˆ sD (2)当 时: 0)(,0)(sRsD)()(ˆsGsGpP假若模型准确,即 0)(sD0)(ˆsD又因为 ,则 )()()()(ˆ1)()()()(IMCsRsRsGsGsRsGsGsYppp表明控制器是 跟踪 变化的理想控制器。 )( sR)( sY当模型没有误差 )()]()(1[)()()()(IMCIMCsDsGsGsRsGsGsYpp其反馈信号 0)()()](ˆ)([)(ˆppsDsUsGsGsD——内模控制系统具有开环结构。 内模控制器的设计 步骤1 因式分解过程模型 -pppGGGˆˆˆ式中, 包含了所有的纯滞后和右半平面的零点,并规定其静态增益为1。 为过程模型的最小相位部分。 pGˆpGˆ步骤2 设计控制器 )()(ˆ1)(IMCsfsGsGp 这里 f 为IMC滤波器。选择滤波器的形式,以保证内模控制器为真——整数,选择原则是使 成为有理传递函数。 对于阶跃输入信号,可以确定Ⅰ型IMC滤波器的形式 rsTsf)1(1)(f对于斜坡输入信号,可以确定Ⅱ型IMC滤波器的形式为 rsTsrTsf)1(1)(fffT——滤波器时间常数。 r)(IMCsG 因此,假设模型没有误差,可得 )()](ˆ)(1[)()()(ˆ)(sDsGsfsRsfsGsY...