本文以工业过程控制领域中的几类复杂被控过程为研究对象,针对现有二自由度控制结构特点和存在的不足,提出几种新的二自由度控制结构,主要内容如下： 1.根据内模原理,针对工业过程中的一类双重积分时滞对象,提出一种具有设定值滤波型的二自由度IMC-PID控制结构。克服了常规二自由度PID控制器参数多,整定难度大的缺点。 2.针对工业控制领域里存在的大时滞过程,提出一种新的二自由度PID控制结构,在这种结构中,设定值跟随特性和干扰抑制特性可以分别单独进行调整,两种特性实现解耦,有效地克服了常规系统调节和整定困难的缺点,仿真结果表明了该方法的优越性。 3.针对典型工业过程控制对象,提出一种单神经元自适应二自由度PID控制方法,该结构是由参考模型,前馈滤波器和反馈控制器三部分组成,通过对参考模型的设计,可以使得系统的设定值跟随闭环特性具有参考模型所定义的响应特性,用于抑制干扰的反馈控制器由单神经元实现,该方法结构简单,且在实际工业过程中容易实现。 4.针对串级时滞控制系统,提出一种改进的串级控制结构,分别运用内模原理来设计设定值和干扰抑制控制器,不需复杂的解析推导,仿真结果表明,改进后的结构具有良好的设定值跟踪性能、干扰抑制性能和鲁棒稳定性。