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.     

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...     

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.     

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。     

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.     

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．     

化工不稳定时滞对象的改进内模控制

针对化工过程中典型不稳定时滞对象,基于传统内模控制提出了两自由度控制方案,新增两个控制器分别用于稳定控制对象和抑制扰动,在镇定不稳定过程的基础上,设定值跟踪控制器和扰动抑制控制器可独立调节而无需再取折衷,同时保证系统具有较好的鲁棒稳定性.最后通过仿真实例验证了该控制方案的有效性.     

柔性系统的最小时间鲁棒时滞滤波器设计

本文提出了一种最小时间鲁棒时滞滤波器控制,来提高柔性系统的时间最优控制的鲁棒性．这种最小时间鲁棒时滞滤波器控制方法与其扩展系统传统的时间最优控制是一致的,这种等价性提供了验证最小时间鲁棒时滞滤波器最优性的理论方法,即所求得的解是否满足Pontryagin 最小值原理．仿真结果进一步表明了这种最小时间鲁棒时滞滤波器的优越性．     

具有参数扰动时滞系统的鲁棒镇定性

利用标量的Ｌｙａｐｕｎｏｖ函数,结合代数Ｒｉｃｃａｔｉ方程和Ｒａｙｌｅｉｇｈ’ｓ原理,讨论了具有参数扰动时滞系统的鲁棒镇定性,获得了一个充分条件。     

时滞线性区间系统的鲁棒稳定与鲁棒镇定

利用一个微分不等式给出了几类具有区间系数的时滞系统的鲁棒稳定和鲁棒镇定的充分条件,这些条件只需判断一个常数矩阵是否为M矩阵,使用方便．     

带非线性扰动的不确定多时变时滞系统H∞鲁棒稳定性

研究了带非线性扰动的不确定多时变时滞系统的H∞鲁棒稳定性．其中不确定项是范数有界的,非线性扰动满足线性约束．基于Lyapunov-Krasovskii泛函,根据矩阵不等式技术和非线性处理方法,提出了两个新的时滞稳定性的结果．最后给出了两个示例,表明本文提出的方法与存在的文献结果相比,具有较少的保守性和良好的有效性．