化工不稳定时滞过程鲁棒控制的解析设计

针对化工不稳定时滞过程,提出一种两自由度控制结构.首先基于鲁棒H2最优性能指标,设计给定值跟踪控制器;然后根据系统稳态运行时的抗负载干扰要求,在过程输入与输出端之间设计控制闭环,利用其反馈通道上的扰动观测器抑制负载干扰,通过提出期望的闭环余灵敏度函数的方法,反向确定扰动观测器,同时给出了该控制闭环保证鲁棒稳定性的充要条件.仿真实例验证了该控制结构的优越性.     

不稳定时滞对象的二自由度控制器设计

在工业生产过程中,特别是化工领域,许多单元属于开环不稳定过程,特别还存在时滞特性;针对此情况,提出了一种二自由度响应控制结构,该结构优点是设定值跟踪与扰动响应完全解耦,分别对设定值跟踪控制器和扰动控制器两个参数进行独立调节,而无需进行折中,保证了系统的稳定性和鲁棒性;最后对一阶二阶不稳定时滞系统的仿真结果表明,所提出的二自由度控制结构能够有效地解决系统的稳定鲁棒性和扰动抑制作用。     

时滞对象PID控制器的参数稳定域求解方法

研究时滞对象的PID控制器的参数稳定域的求解方法,通过引入Rekasius变换简化时滞特征多项式,并得到稳定域边界上PID控制器的3个参数所满足的方程.通过引入正弦变换,将对控制器参数在无穷范围内的遍历转为有限范围内的遍历,而特征多项式中的已知时滞被用以检验所遍历的点是否在稳定域边界上,在得到所有可能的稳定域边界后,使用Nyquist稳定性判据确定实际的稳定域.该方法适用于任意形式的单时滞对象,为实际应用中PID控制器的参数整定提供理论依据.     

具有多个时滞的积分时滞系统的稳定性分析

首先,针对具有多个时滞的积分时滞系统,建立新的基于线性矩阵不等式的稳定性条件.该条件与正整数k有关,给出$k=1$时该条件与现有结果间的关系.该关系表明所提出条件在$kgeqslant2$时的保守性比现有结果小;然后,基于所提出的稳定性条件,进一步研究具有参数不确定性的积分时滞系统的鲁棒稳定性问题,建立基于线性矩阵不等式的充分条件;最后,利用所提出方法,研究具有多个离散时滞和分布时滞的积分时滞系统的稳定性问题.数值算例结果表明了所提出稳定性判据的有效性.     

一类开环不稳定串级控制系统的解析设计

针对化工过程中常见的一类开环不稳定串级控制系统．提出一种新的给定值响应和负载干扰响应解耦的控制结构,从而可分别对其进行在线调节和优化,采用内模控制理论,基于鲁棒H2最优性能指标解析地推导出给定值响应控制器和抑制负载干扰的内外环扰动观测器,从而使控制系统时域响应指标可定量估计和整定,仿真实例验证了该控制结构的优越性。     

多变量时滞过程的解耦控制设计

针对化工生产中常见的多输入多输出时滞过程,基于单位反馈闭环控制结构提出一种新的解析设计解耦控制器矩阵的方法.其突出优点是克服现有的数值化求解方法的局限,能够实现标称系统输出响应之间的显著乃至完全解耦,并且能够在线以单调方式整定解耦控制器矩阵的可调参数来适应被控过程的未建模动态.同时,对于实际中常见的被控过程的加性和乘性不确定性,分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件,从而给出在线整定解耦控制器矩阵的可调参数的规则.最后以仿真实例验证了本文方法的优越性.     

不稳定时滞对象的串级控制设计

针对常见的开环不稳定串级过程,提出一种新的解析设计方法.副回路中采用两自由度内模控制结构,减少因副回路设定值响应与扰动抑制响应耦合对主回路性能的影响.主回路采用加滤波器的单位反馈控制结构,基于闭环最优灵敏度函数解析推导出设定值响应控制器,保证系统的整体性能.针对副回路存在的乘性不确定性,分析了系统的鲁棒稳定性,最后通过...     

双输入输出时滞过程解耦控制的解析设计

针对化工生产中常见的双输入输出时滞过程,基于标准内模控制结构提出了一种解析设计解耦控制器矩阵的新方法.其突出优点是能够使标称系统各路输出响应之间完全解耦,并且能够在线以单调的方式整定控制器参数来适应对象的未建模动态,从而实现显著解耦调节.同时,对于实际中最常见的被控过程的加性和乘性不确定性,分析了控制系统保证鲁棒稳定性的充要条件,由此给出了基于谱半径判据的直观判定方法.最后,通过仿真实例验证了本文方法相对于近期其它方法的优越性.     

不确定线性多时变时滞系统的时滞相关鲁棒控制

提出一种积分不等式新方法,讨论不确定线性多时变时滞系统的鲁棒稳定性以及鲁棒稳定化问题,首先利用Park不等式建立了基于二次型项的积分不等式,利用这一不等式获得了系统基于LMI的时滞相关、时滞导数相关鲁棒稳定条件;然后利用这一条件给出了时滞状态反馈控制器的一种新的设计方法,数值例子说明了所得结论具有较小的保守性。     

不稳定对象的PID控制

对于不稳定对象的控制，常规的稳定裕度和性能指标已不适用，为此讨论了控制不稳定对象时的下幅值裕度和相位裕度的取值范围,给出了灵敏度函数，并讨论了用H∞设计时性能权函数的选择问题。     

几种不稳定滞后对象的预测PID控制

针对几种不稳定滞后过程,给出一种预测PID控制器的结构形式．该控制器具有内环和外环两种控制器：内环控制器主要用于稳定系统;外环控制器具有预测PID控制的结构形式,主要用于消除输入干扰的影响和改善控制系统的动态性能．这种控制器结构简单,可调参数少,且参数的调节方便、直观．仿真结果表明,在干扰和模型失配的情况下,此类预测PID控制器仍具有良好的控制性能和鲁棒稳定性能．     

时滞过程改进型Smith预估器的整定

证明Majhi和Atherton(1999)文所提出的改进型Smith预估器等价于一改进的内模控制结构 (IMC), 并对该结构提出一种三阶段设计方法. 为获得扰动抑制和稳定鲁棒性的均衡, 采用了鲁棒控制方法来整定反馈环控制器. 针对某些典型的积分和不稳定时滞过程的设计表明所提方法能获得较好的扰动抑制和稳定鲁棒性的均衡.     

典型二阶积分对象的新型控制策略

针对工业控制中常见的一类具有时滞的二阶积分对象,根据内模控制原理,提出一种新型控制策略。在该结构中,由参考模型来实现系统期望的设定值跟随响应特性,利用内模控制鲁棒性强的特点来抑制参数变化和干扰对系统的影响,从而使系统获得良好的干扰抑制特性和鲁棒性。调节参考模型参数和内模控制器参数,可使系统同时具有良好的设定值跟随特性和干扰抑制特性。仿真结果表明了方法的优越性。     

Improved PID controller design for unstable time delay processes based on direct synthesis method and maximum sensitivity

In this paper, a proportional-integral-derivative controller in series with a lead-lag filter is designed for control of the open-loop unstable processes with time delay based on direct synthesis method. Study of the performance of the designed controllers has been carried out on various unstable processes. Set-point weighting is considered to reduce the undesirable overshoot. The proposed scheme consists of only one tuning parameter, and systematic guidelines are provided for selection of the tuning parameter based on the peak value of the sensitivity function (M_s). Robustness analysis has been carried out based on sensitivity and complementary sensitivity functions. Nominal and robust control performances are achieved with the proposed method and improved closed-loop performances are obtained when compared to the recently reported methods in the literature.     

Robust model predictive control of integrating time delay processes

This work focuses on the solution to the problem of model predictive control of time delay processes with both integrating and stable modes and model uncertainty. The controller is developed for the practical case of zone control and input target tracking. The method is based on a state-space model that is equivalent to the analytical form of the step response model corresponding to the system transfer function. Here, this model is extended to the time delay system. The proposed controller is evaluated through simulation of the of two control reactor systems and the results confirms the robustness of the proposed approach.     

参数不确定时滞系统的鲁棒稳定性

研究一类具有参数不确定时滞系统的鲁棒稳定性问题．假定其线性部分的参数不确定性由区间摄动模武描述,非线性部分的动态不确定性由积分二次约束(IQC)描述,给出了时滞互联系统鲁棒稳定的充分条件,并根据IQC乘子的特性,将无穷维稳定性检验问题转化为一维检验或有限检验问题．     

Robust stability criteria for uncertain neutral system with interval time varying discrete delay

This paper deals with the problem of rubost stability for the uncertain neutral system with interval time varying discrete delay. By defining an appropriate Lyapunov‐Krasovskii functional and by employing the developed free weight matrices technique, several less conservative sufficient conditions are derived in term of the linear matrix inequalities. Numerical examples are given to demonstrate the effectiveness and the feasibility of the proposed method. Copyright © 2010 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

Robust tracking control for uncertain fuzzy systems with time delay and external disturbances

In this article, robust tracking and disturbance rejection problem for Takagi–Sugeno fuzzy systems with time delay and external disturbances are discussed. Specifically, proportional-integral controller with an enhanced equivalent-input-disturbance technique is constructed to force the output trajectories to track the bounded reference input signal even in the presence of external disturbances. Further, the resulting fuzzy control system can be represented as an augmented system with state delay and uncertainties and the output tracking problem is transformed into stabilization problem of the augmented system. In the stabilization analysis, the considered fuzzy system does not share the same membership functions with the proposed control. Moreover, the delay-dependent stabilization criteria for the addressed fuzzy system are presented in the form of linear matrix inequalities by the virtue of augmented Lyapunov–Krasovskii functional. To be specific, the symmetric matrices involved in the Lyapunov–Krasovskii functional need not be positive definite. Ultimately, three numerical examples are offered to support the validity of the established theoretical results.