时滞多变量系统解耦内模控制的研究

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1、北京化工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：王L己日期：兰里丝：[：迦：关于论文使用授权的说明学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大学。学校有权保留并

2、向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。非暂不公开(或保密)论文注释：本学位论文不属于暂不公开(或保密)范围，适用本授权书。作者签名：乙丝坠日期：导师签名：加，≯．3-．；护日期：塑!竺：皇：丝学位论文数据集中图分类号TP273学科分类号510．8010论文编号1001020140809密级公开学位授予单位代学位授予单位名10010北京化工大学码称作者姓名王元飞学号201120

3、0809获学位专业名称控制科学与工程获学位专业代码081l课题来源国家自然科学基金研究方向复杂系统控制论文题目时滞多变量系统解耦内模控制的研究多变量控制，内模控制，奇异值分解，Smith补偿器控制，反关键词向解耦论文答辩日期2014．05．24论文类型应用研究学位论文评阅及答辩委员会情况姓名职称工作单位学科专长指导教师靳其兵教授北京化工大学先进控制与应用评阅人1黄克谨教授北京化工大学工业过程建模与优化评阅人2沈栋副教授北京化工大学动态系统学习控制评阅人3评阅人4评阅人5答辩委员会主席黄克谨教授北京化

4、工大学工业过程建模与优化答辩委员1祝海江副教授北京化工大学机器人视觉及信号处理答辩委员2邱宪波副教授北京化工大学生物医学诊断检测答辩委员3沈栋副教授北京化工大学动态系统学习控制答辩委员4徐圆副教授北京化工大学系统工程及人工智能答辩委员5注：一．论文类型：1．基础研究2．应用研究3．开发研究4．其它二．中图分类号在《中国图书资料分类法》查询。三．学科分类号在中华人民共和国国家标准(GB／T13745．9)《学科分类与代码》中查询。四．论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。摘要时滞多变量系统解耦内

5、模控制的研究现代工业过程多以多变量模型表述，其中尤其多见于石油化工等复杂过程。由于此类复杂过程控制要求的特殊性，如超调量限制、调节速度、控制精度等要求，时滞环节必须作为一项重要的参数考虑在内。因此，时滞多变量系统的辨识及控制在现代过程控制的研究中日渐重要。在时滞多变量系统控制研究历程中，集中式控制器能够对时滞多变量系统进行很好的解耦控制。其中，集中式控制器分为静态解耦控制器和动态解耦控制器，两种解耦控制器根据过程控制要求而有着各自的优点。整定控制器参数时，本文采用内模控制(InternalModel

6、Control，IMC)参数整定方法。对于系统时滞处理方面，内模控制在参数整定时能够通过引入合理的滤波器参数而使得最终系统获得理想的输出。在系统参数摄动时，通过对内模控制中唯一滤波器参数的调节，能够保证系统鲁棒稳定性能，分析了内模控制鲁棒稳定性能和一般控制性能。由于传统的分布式控制难以满足工业过程控制互不干扰的要求，本文针对各工业过程控制要求分别设计了基于奇异值分解的反射式解耦控制器和基于反向解耦的Smith完全补偿控制器。反射式解耦控制器采用Smith时滞补偿结构，其中的PI控制器参数通过内模参数

7、整定策略给定。通过采用两个由奇异值分解得来的正定矩阵处理PI控制器，进而得到解耦控制器。值得提出的是该方法能够同时对方形系统和非方系统进行统一化设计，并能够很好地克服设计过程中因系统模型降阶和系统自身参数扰动而带来的误差。该方法参数整定简单，并且对实际工程具有现实指导意义。此外，设计的Smith完全补偿器能够有效地解决多变量过程中Smith控制出现的时滞项不能完全补偿问题。此文提出了有理的时滞项和解耦器静态增益是反向解耦器可实现的必要条件。通过实例仿真说明该方法能够在完美解耦的情况下实现系统控制性能

8、的调节，并且保证了系统鲁棒稳定性能。关键宇：多变量系统，时滞，内模控制，Smith补偿器控制，反向解耦，奇异值分解DecouplingControlDesignBasedonInternalModelControlforMultivariableSystemwithTimeDelaysABSTRACTPresentindustryprocessesarebasicallyofmultivariablesystem，espe-ciallyinthepetroleumre