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在工业过程控制中经常存在滞后(或称时滞)现象,大时滞的存在严重影响了系统的稳定性及动态品质,比如调节时间加长,超调量增大,甚至出现振荡、发散,使系统的控制难度加大。50年代末先后出现了很多关于时滞过程的控制算法,但是许多方法是基于经典方法或者现代控制理论进行研究。而这些方法在工业实际系统中难以得到广泛应用,这是因为这些方法需要知道被控制对象的精确数学模型,然而工业过程中控制对象的精确数学模型是难以得到的。
多变量系统同样是工业过程中最常见的控制对象,由于系统各个变量之间相互关联,此时单纯采用PID控制,并不能有效的解决耦合问题,所以使得输出独立跟踪性不能让人满意。而传统的解耦方法因为对模型精度要求高,在工业控制难以得到广泛使用。
本文将对多变量大时滞系统提出一种简单实用的控制算法。研究过程分为以下两个方面:
(1)在经典Smith预估器的基础上,提出更容易在计算机上实现的基于时间分割的预估控制算法,并对Smith控制方法的稳定性和鲁棒性进行研究。
(2)为了解决多变量时滞系统的跟踪问题,详细分析了内模控制器的设计,控制方法和控制律的选择,研究了基于内模控制方法的多变量时滞系统IMC-PID控制器的设计,并研究了滤波器参数优化问题。对所研究算法进行了大量的仿真研究,结果表明了算法的有效性。在仿真研究的基础上,提出了多变量时滞系统的实用算法。所研究算法已经在抄纸过程中得了应用,并取得了良好的效果,表明算法对多变量时滞控制系统有一定的实用性。