高阶时滞系统的降阶IMC-PID控制研究.pdf

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1、2010年第2期工业仪表与自动化装置·3·高阶时滞系统的降阶IMC—PID控制研究马妹妹。陈夕松，杨俊，(东南大学自动化学院，南京210096)摘要：针对一类存在非最小相特性的二阶纯滞后对象，采用一阶Pade逼近，研究基于IMC的先进控制方法，得到一种新型IMC—PID参数整定方法。对于典型高阶时滞对象，先采用最小二乘法将其拟合为工业常见的二阶时滞过程模型，然后采用此IMC—PID方法进行控制器设计研究。仿真结果表明，对于此类高阶时滞对象，该控制方法较经典的PID控制方法有更好的动、静态特性。关键词：模型降阶；二阶时滞对象；非最小相位；Pade近似；IMC—PID中图分类号：TP273文献

2、标志码：A文章编号：1000—0682(2010)02—0003—03Researchon】[IC—PIDcontrolforthecomplextime—delaysystemreductionMAShushu，CHENXisong，YANGJun(SchoolofAutomation，SoutheastUniversity，Nanjing210096，China)Abstract：Foraclassofsecond—orderplustimedelayprocesswithnon—minimumphasecharacter—istics，thefirstorderPadeapproxi

3、mationisemployedandtheIMC—basedadvancedcontroltechnologyisresearched．AnewtypeofIMC—PIDparametertuningmethodisobtained．Foratypicalhigher—orderplustime—delayprocess，aleastsquaremethodisusedtofitforthecommonsecond—orderplustime—delaymodelinindustrialprocess．AndthenthenewIMC—PIDmethodisusedforthedesig

4、nandre—searchofthecontroller．Thesimulationresultsshowthat，comparedwiththeclassicPIDcontroltheory，theproposedcontrolstrategyhasbetterdynamicandstaticcharacteristics．Keywords：modelreduction；SOPTD；non—minimumphase；Padeapproximation；IMC—PID手段。此外，文献[4]指出，对于大部分工业过程，0引言一阶或二阶纯滞后模型就能够很好地描述其动态特内模控制方法⋯是过程控制领

5、域广泛应用的性。然而实际的高阶纯滞后过程，采用一阶纯滞后一种先进控制方法，已有文献多针对一阶纯滞后过模型近似有较大的误差，采用二阶纯滞后模型设计程(FOPDT)或二阶无滞后过程，文献[3]针对二内模控制器能大大提高闭环系统的动静态性能。针阶纯滞后过程提出了一种不完全微分的IMC—PID对过程控制中典型高阶纯滞后对象，论文研究了基控制器。该文对一类非最小相位二阶纯滞后过程，于该对象的降阶模型设计MC—PID的方法。仿真通过Pade近似处理，研究基于内模的先进控制方结果表明，该方法能够有效地控制此类高阶时滞系法，得到一种基于内模的PID方法及其参数整定方统。法。该方法仅有一个整定参数，能较好地

6、兼顾系统1基于模型降阶的时滞内模算法性能和鲁棒性，从而为工程实施提供了较为简洁的1．1模型降阶收稿日期：2009—07—14大系统模型降阶中比较成熟的经典降阶的数学基金项目：国家高技术研究发展计划(863计划)项目方法主要有：Pade逼近法、时间矩法、连分式法、(2009AA04Z140)；江苏省基础研究计划(自然科学基金)资助项目Routh逼近法及混合法等J。然而在实际应用中，(BK2009270)；教育部博士点基金项目资助(200770286040)由于实际被控对象的复杂性，这些方法的使用受到作者简介：马妹妹(1985)，女，2007年毕业于东南大学自动化学院，获得学士学位，现为东南大

7、学控制理论与控制工程专业硕士研究了一定程度的限制。该文采用线性最小二乘法，以生，主要从事工业过程建模和控制的研究。被控对象的输入输出数据直接拟合对象模型。·4·工业仪表与自动化装置2010年第2期考虑具有复杂动态特性的单输入单输出系统G。(s)，若表示系统的时滞，则被控对象去除时滞(6)后的部分可表示为G(s)=G(s)e(1)将式(6)代人式(5)可得系统的等效模型为用二阶模型G神()：来拟合G(s)=G一(s)G+(