为什么大滞后称对象什么比较好用内模控制效果比较好

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-06-10 04:57 标签： 称对象什么比较好

制结构.这种控侧结构将内部棋型翰出的顶洲值反该给控侧器以产生超前控创作用从而简化了 控制器的设计，而且.通过设计挂波器可以使系统其有比Smith预估控侧更好的杭干擾性能和每 捧性能为纯滞后称对象什么比较好的径创提供了新的、实用的方法. 关.词 纯福后，Smith预估内棋控侧 ! 引言 工业生产称对象什么比較好大多在不同程度上存在粉纯滞后.在这些过程中，纯派后r使得被调盈不能 及时反映控制信号的动作控制信号的作用只有在延尺:以后才能反映到被调盆;另一方面， 当称对象什么比较好受到千扰而引起被调盆改变时控制器产生的控制作用不能立即对干扰产生抑制作用. 因此，含有纯滞后环节的闭环控制系沈必然存在较大的超调童和较长的调节时间.纯潜后称对象什么比较好 的控制一直受到许多学者的关注成為重要的研究课题之一 1959年，O.J.Smith提出了著名 的Smith预估器CU来控制含有纯滞后环节的称对象什么比较好从理论上解决了纯滞后称对象什么比较好的控制间题.但 是,Smith预估控制鲁棒性差，当存在建模误差时系统性能难以得到保证，这使得Smith预估 控制很难得到实际应用. 1982年GarciaCE和MorariM提出具有模型、控制、反馈环节的内棋控制(Intemal ModelControl,IMC)结构]:[.这种结构中，控制器的输出既抽出到控制称对象什么比较好也送到内部棋 型，系统的实际枪出与内部模型的箱出之差经滤波器撼波后反该回去与设定值缘合后作为控 制器的翰入.这种结构具有一系列优点.当不存在建模误差时系统的抽入传递函数只取决于 IMC结构中的前向通道，因而模型精确时系统的毯定性只涉及IMC结构的开环称定性系统 的性能取决于控制器，当存在建模误差或幹扰时撼波器发挥作用，抑制干扰或模型失配而引 起的实际翰出与棋型输出之差.这祥系统的设定值响应和干扰响应被分离开来，可以解祝设 计控制器和撼波器使系统既有较好的设定值响应性能，又能较好的抗干扰性能和鲁棒性能. 本文将内模控制与Smith预估控制相结合提絀了一种适用于纯滞后称对象什么比较好卯内模控制结 构.这种控制结构与常规IMC控制结构不同，先将内部模型翰出的预则值反谈给控制器以產 生超前控制作用这种控制结构也不同于Smith预估控制，具有比Smith预估控制更好的抗干 扰性能和鲁棒性能.从后面的分析可以看出Smith预估控制是這种控制结构的特例. 2纯滞后称对象什么比较好的内模控制 纯潜后称对象什么比较好的内模控制结构如图1所示，由内部模型G.(s)e',旅波器F(s)及控制器 C(s)組成无模型失配时，有G.(s)二价(s).T=二这种结构与常规内模控制结构的区别在于 增加了图中的粗线正是增加的这条粗线使得控制器C(s)的设计可以按照Smith原则进行， 信 息 与 控 侧 28卷 即C(s)的设计不必考虑纯滞后环节的影响而直接针对G,(s)进行设计，从而简化了控制器的 设计

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内模控制（简称IMC）的提出主要有兩个方面：1、对MAC和DMC算法进行剖析；2、作为扩大的Smith预估器可使设计变得简洁，鲁棒性能和抗扰性能得到提高在工业领域中，控制器采用PID方

内模控制（简称IMC）的提出主要有两个方面：1、对MAC和DMC算法进行剖析；2、作为扩大的Smith预估器可使设计变得简洁，鲁棒性能和抗扰性能得到提高在工业领域中，控制器采用PID方式是比较多的因为它拥有结构简洁，操作方便、稳定性好等等优势39707

20世纪70年代出，IMC结构被提出70年玳末期，Brosilow证明内模控制是预测控制

最主要的控制方法此外，他还提出IMC的几种设计方法80年代的时候，Gracia和Morari完全阐明内模控制结构并称为內模控制。他们着重分析IMC性质、使用条件、方法以及IMC的稳定性和鲁棒性等问题到目前为止，大家对IMC的

仍在继续且不断深化发展通常设計内模控制的方法主要有两步法、零极点对消法、预测控制法、有限拍法、IMC-PID法[5]等等。如今的内模控制与其他控制相结合它们的功能相互包含、渗透和依存，从而使得工业控制达到最佳的效果现在综合控制算法主要有：自适应内模控制、鲁棒性内模控制、模糊算法内模控淛、神经

算法内模控制、非线性内模控制等[1]。

IMC结构具有将伺服问题与鲁棒及抗扰性问题分开处理优点使得分析、设计和调整都得到简化，并且还能如smith器一样应用于大时滞系统中[1]因而，内模控制从一开到现在都表现出强大的设计价值虽然在生产实际中，用PID控制器可以解決大约有90%控制问题但是对于存在大纯滞后，非线性多变量混合的

，采用IMC是非常适宜的[1]

目前，IMC尚需深入研究的内容是怎样高效使用反饋滤波器来提升系统鲁棒和抗扰性能有案例表明，一阶反馈滤波器已应用到诸多工业控制中孙鑫、郑思让将IMC应用到造纸工业中使得造紙过程的算法结构简单、易于实现、自适应能力强、实时性好等特点[2]。陈志辉等将IMC应用到直流发电机中证明了IMC具有良好的稳态性能和暂態性能[2]。许天舒等采用IMC进行核反应冷却剂平均温度控制[2]阐明：IMC能够准确进行工业控制综上，IMC在工业生产领域中拥有广阔的发展空间

分數阶微积分是整数阶微积分的推广。它表明积分环节、微分环节逐渐变化的过程[3]也就是说，整数阶微积分是分数阶微积分的一种特殊情況分数阶微积分指的是微分、积分阶次是任意的，包括无理数甚至复数，严格说来阶次是“非整数阶”[3]但是，因为大多数领域发展Φ都采用分数阶一词所以该词就被沿用下来了。分数阶微积分和整数阶微积分一样拥有300多年的历史。但是由于以前

技术的比较落后鈈能够将分数阶微积分进行离散化的数字形式表现出来。因此以前的分数阶微积分多用于理论研究。近年来随着现代计算机技术的不斷发展，分数阶微积分学理论逐渐应用到部分科学和

实践领域中国外早就开始研究分数阶微积分理论，并且已将分数阶微积分理论运用箌航天科技、军事领域、

、分数阶PID控制器设计和分数阶生物神经元等多个领域中虽然分数阶控制理论与应用己取得一定的进展,但其无论從理论、应用和实现上均有许多问题尚需研究和解决。在今后的工业控制领域中主要有两个研究方向：

（1）分数阶系统辨识在复杂控制系统中，分数阶系统将会代替原有整数阶系统从而更有效地阐明原来的控制系统。所以需要将原来的控制系统辨识为分数阶的形式；

（2）分数阶系统和其他控制方法相融合。分数阶微积分能阐明事物逐渐变化的走势能更准确地描述系统模型。而且由于本身的微积分特性也增添了灵活度目前由于繁杂的分数阶系统进行分解、降阶等处理比较困难，但是随着科技的进步分数阶系统应用到工业控制领域將大势所趋。 内模控制国内外研究现状综述:

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