基于伯德图的简捷鲁棒控制研究

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随着鲁棒控制理论发展的日趋成熟,各种鲁棒控制器的设计方法也得到发展。目前这些方法中具有代表性的有回路成形算法、回路成形设计算法、混合灵敏度算法、闭环增益成形算法等。  本文在对这些算法的深入研究和理解的基础上,提出了一种基于系统Bode图分析的简捷鲁棒控制方法,该方法不仅适用于SISO系统,也适用于线性化的非线性MIMO模型。首先,通过在频域范围内对闭环系统的具有较好的控制效果的Bode图进行研究和分析得到开环传递函数,然后由系统的开环传递函数,反过来推导构造出对应的鲁棒控制器K。Bode图确定了以后,反馈控制系统的灵敏度函数的形状也就确定了。又由灵敏度函数S和补灵敏度函数T之间的相关性,从而,补灵敏度函数T的形状也就确定了。这样不仅可以避免了计算的复杂,而且也可以满足控制性能要求,即能够确保所得到的控制器具有良好的鲁棒性能和鲁棒稳定性。这也是为什么在设计中一定要选择具有较好的控制效果的Bode图来分析研究的原因。  系统地介绍了算法理论之后,为了验证理论的正确性和有效性,仿真试验就成为了必要的一步。本文以过程工业中相当常见的一个化学反应系统,即连续搅拌釜反应器(CSTR)作为研究对象,通过MATLAB进行了仿真验证。并与用闭环增益成形算法设计的控制器的控制结果进行了比较,仿真结果表明经改进后得到的设计具有较好的控制效果。
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