双输入双输出过程解耦内模控制
过程控制课件--第七章 解耦控制
完全解耦的要求是，在实现解耦之后，不仅 调节量与被控量之间可以进行一对一的独立控 制，而且干扰与被控量之间同样产生一对一的 影响。
一、前馈补偿法
R1
Gc1 ( s )
Uc1
U1
Gp11(s) Gp21(s) Gp12(s)
Y1
N 21 ( s )
N12 ( s )
R2
Gc 2 ( s )
Uc2
U2
Gp22(s)
Y2
解耦原理：使y1与uc2无关联；使y2与uc1无关联
如果要实现对Uc1 与Y2 、Uc2 与Y1 之间的解耦，根据前 馈补偿原理可得，
U c 1 G p 21 ( s ) U c 1 N 21 ( s ) G p 22 ( s ) 0
U c 2 G p 12 ( s ) U c 2 N 12 ( s ) G p 11 ( s ) 0
p 11 q 11 p 12 q 12 p 21 q 21 p 22 q 22 K 11 K 22 K 11 K 22 K 12 K 21 K 12 K 21 K 12 K 21 K 11 K 22 K 12 K 21 K 12 K 21 K 11 K 22 K 11 K 22 K 11 K 22 K 12 K 21
引入P矩阵，上式可写成矩阵形式，即
Y1 p 11 Y 2 p 21
p 12 U 1 K 11 p 22 U 2 K 21
K 12 U 1 K 22 U 2
U 1 Y1 Y2 K 11 K 22 K 12 K 21 K 11 K 22 K 12 K 21 K 21 K 11 U 2 Y1 Y2 K 11 K 22 K 12 K 21 K 11 K 22 K 12 K 21 K 22 K 12
三相电压型PWM整流器的新型双闭环控制方法
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
第 ３７卷 第 ｌ期
三 相 电压 型 ＰＷＭ 整 流器 的新 型 双 闭环 控 制 方 法
朱志键 ，唐 卫 民 （国网无锡供电公司，江苏 无锡 ２１４０００）
摘 要 ：研 究 了三相 电压 型 ＰＷＭ 整 流器的 基 于 内模 控 制的 新型 双闭环控 制 策略。其 中 电流 环基 于 内模 解耦控
ｒ Ｊ 。 Ｊ
＋
Ｚｃ ，
１
—
ａ
Ｚ幽
ｒ
Ｚｓｃ
－Ｊ
Ｕｄｃ＝ ７－ 【
Ｃ
“ｃ
＿
图 １ 三相 电压 型 ＰＷ Ｍ 整 流 器 的 拓 扑 Ｆｉｇ．１ Ｔｏｐｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｐｈａｓｅ ＶＳ—ＰＷ Ｍ ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ
义 开关 函数 Ｓ ： ｆ１，上 桥臂 导通 ，下 桥臂 关 断 ，．、
中图分 类号 ：ＴＭ４６１
文献标 志码 ：Ａ ห้องสมุดไป่ตู้
文 章编 号 ：２０９６．３２０３（２０１８）０１－００８６－０５
０ 引 言
基 于脉 冲宽 度 调 制 （ＰＷＭ）技 术 的三 相 电压 型 整 流器 能有 效减 少 交 流侧 谐 波 含 量 ，具 有 直 流 侧 电 压 可控 、功率 因 数 接 近 １及 能 量 双 向流 动 的 优 点 。 因此 ，三 相 电压 型 ＰＷＭ 整 流 器 在 工 业 上 得 到 了 越 来越 广 泛 的应 用 。。 。 目前 应 用 广 泛 且 研 究 较 多 的 控制 策 略 是 由 坐 标 系 下 的 电 压 电 流 双 闭 环 控 制 策略 。
先进控制系统介绍
如图8-1所示为软测量结构图，表明在软测量中各模 块之间的关系。
图8-1软测量结构图
软测量的核心是建立工业对象的精确可靠的模型。 软测量初始模型是对过程变量的历史数据进行辨识。 现场测量数据中可能含有随机误差甚至显著误差，须经 数据变换和数据校正等预处理，才能用于软测量建模或 作为软测量模型的输入。软测量模型的输出就是软测量 对象的实时估计值。
8.3解耦控制 8.3.1耦合现象影响及分析
在一个生产装置中，往往需要设置若干个控 制回路，来稳定各个被控变量。在这种情况下， 多个控制回路之间就有可能存在某种程度的相互 耦合，这样的相互耦合可能妨碍各被控变量之间 的独立控制，甚至会破坏各系统的正常工作。
图8-3所示精馏塔温度控制是典型的耦合实例。
(2)整定控制器参数，减小系统关联
具体实现方法：通过整定控制器参数，把两个回路 中次要系统的比例度和积分时间放大，使它受到干扰作 用后，反应适当缓慢一些，调节过程长一些，这样可达 到减少关联的目的。 在采用这种方法时，次要被控变量的控制品质往往 较差，这一点在工艺允许的情况下是值得牺牲的，但在 另外一些情况下却可能是个严重缺点。
8.2时滞补偿控制
控制通道不同程度存在纯滞后(时滞)。例如，热交换 器载热介质(流量)对出口温度影响滞后一段时间；反应 器、管道混合、皮带传送及分析仪表测量流体成分等都 存在纯滞后。纯滞后存在，使被控变量不能及时反映扰 动影响，即使执行器接收信号后立即动作，也需经过纯 滞后时间，才能作用于被控变量。 衡量纯滞后常采用纯滞后时间τ和时间常数T之比。 当τ／T<0.3，是一般纯滞后过程；当τ／T>0.3，为大纯 滞后过程。一般纯滞后可采用常规控制，而当纯滞后较 大时，则用常规控制往往较难奏效。 大纯滞后过程较难控制，目前已有一些可行控制方 案，Smith预估补偿控制就是一种较好的控制方案。
双旋翼多输入多输出系统及解耦控制简介
双旋翼多输入多输出系统及解耦控制简介1复杂控制系统 (1)1.1 多变量系统 (1)1.2 非线性系统 (3)2 双旋翼系统的组成及工作原理 (4)3双旋翼系统的结构框图 (6)1复杂控制系统复杂控制系统一般为多变量、时变和具有分布参数的非线性系统，由于其非线性和高维性，使得研究难度大，难以建立准确的数学模型。
大多数的系统具有不止一个输入变量，不止一个输出变量。
因此，他们不是单输入单输出(SISO)系统，而属于多变量系统的范畴。
如果在这些输入变量与输出变量之间存在着一一对应的关系，而其他输入变量对该输出变量的影响很小，关联程度很低，则整个系统可分解为若干个独立的单输入单输出系统来处理。
然而，也有相当一部分系统，各输出变量与输入变量之间的相互关联的程度较高，或者说藕合较强，这时候必须考虑多变量系统的特点。
可以认为多变量系统是单输入单输出系统的延伸与扩展，也可以认为，单输入单输出系统是多变量系统的一种特例。
因此，多变量系统是从更为一般的、更广阔的角度来考虑问题的。
在自动控制系统中，各个控制系统之间的耦合是经常发生的，因为在大多数多输入多输出(MIMO)控制系统中，一个输入信号的变化会使多个输出量发生变化，每个输出也不只受一个输入的影响。
在实际的生产过程中，精确的分析结果表明，所有的系统都是非线性的。
而线性系统则是一种简化或近似。
因此，随着生产和科学的发展，非线性问题愈来愈多地成为人们所关心的问题之一。
特别是由于某些非线性系统本身所具有的独特性质(如自激振荡、区域稳定、频率俘获和非线性补偿等)，使得非线性系统在工程范围中的应用有所推广，并日益为各学科所重视。
1.1 多变量系统通常的多变量系统不止一个输入，也不止一个输出，这样的系统被称为多输入多输出(MIMO)系统。
多输入多输出(MIMO)系统的一个很重要的性质就是变量之间的藕合性，即任一个输出一般都不只取决于一个输入，同时一个输入信号的变化也会使多个输出量发生变化。
双输入双输出非最小相位系统的智能控制的开题报告
双输入双输出非最小相位系统的智能控制的开题报告1. 研究背景和意义双输入双输出系统（Two-Input-Two-Output System, TITO）广泛存在于各种化工、电力、航空航天等工业控制过程中。
而对于非最小相位系统来说，由于存在时滞和极点零点分布不对称等特性，导致传统的控制方法难以起到理想的控制效果。
因此，对于双输入双输出非最小相位系统的智能控制技术的研究具有重要的理论和实际意义，可以提高系统的控制性能和稳定性，为实现系统优化控制提供技术支持。
2. 研究现状和存在问题针对双输入双输出非最小相位系统的智能控制技术，目前的研究主要集中在基于模型预测控制、自适应控制、神经网络控制等方面。
这些方法在一定程度上可以提高系统的鲁棒性和鲁棒性，但存在以下问题：（1）模型预测控制方法对模型的准确性和精度要求较高；（2）自适应控制方法对系统的开环性质和参数误差鲁棒性较差；（3）神经网络控制方法在训练复杂度和实时性方面存在问题。
因此，需要寻找一种适用于双输入双输出非最小相位系统的智能控制方法，具有高效、高精度和鲁棒性强等优点。
3. 研究内容和目标本文拟针对双输入双输出非最小相位系统的智能控制问题，开展如下研究：（1）分析双输入双输出非最小相位系统的特点和控制难点；（2）研究基于深度强化学习的双输入双输出非最小相位系统智能控制方法；（3）设计并实现双输入双输出非最小相位系统的深度强化学习控制算法，并在仿真和实际系统中进行验证和测试；（4）在深度强化学习控制的基础上，进一步探索其他智能控制方法的应用，为实现系统优化控制提供技术支持。
4. 预期成果本文的预期成果包括：（1）深入分析双输入双输出非最小相位系统的特点和控制难点；（2）提出基于深度强化学习的双输入双输出非最小相位系统智能控制方法；（3）设计并实现具有高效、高精度和鲁棒性强的双输入双输出非最小相位系统深度强化学习控制算法；（4）在仿真和实际系统中进行验证和测试，取得实际控制效果和验证算法的有效性；（5）为相关领域的研究者提供理论和实际经验支持。
过程控制系统作业答案(全)
比值控制系统
2、如图所示一氧化氮生产串级比值控制系统， 要保证产品质量，需要稳定氧化炉出口温度。 回答以下问题 。 （1）图中除法器的输出代表什么？ （2）系统中开方器有什么作用？ （3）图中Q1是主流量还是副流量？ （4）系统主副流量无变化，当扰动作用使氧 化炉出口温度偏离设定值时，系统如何调节？
串级控制系统
2、某一温度-压力串级控制系统采用两步法整 定控制器参数，测得4：1衰减过程的参数为： δ 8% 、 100 s 、δ 40% 、 T 10 s T 主控制器采用PI控制规律，副控制器采用P控 制，确定系统整定参数。
s1
s1
s2
s2
（1）4:1衰减法参数整定表
（2）临界比例度法参数整定表
m1 m2
c1 c2
双输入双输出系统，输入输出关系如下：
c1 2 m 1 3 m 2 c 2 4 m1 m 2
（1）求相对增益矩阵。 （2）求正确的变量配对。
多变量解耦控制系统
c1 2 m 1 3 m 2 c 2 4 m1 m 2
dh Q i Q o1 Q o 2 C dt h Q o1 R1 h Qo2 R2 Q ( s ) Q o1 ( s ) Q o 2 ( s ) CsH ( s ) i H (s) Q o1 ( s ) R1 H (s) Qo2 (s) R2
m 2 c 2 4m1
解：（1）由式 c 2 4 m1 m 2 ，得 代入 c 2 m 3 m 式中，得
1 1 2
电动汽车充放电机变换器解耦控制系统设计
4 结论
三相电压型PWM变换器是整个V2G充放电机的核心装置，本文针对充放电机工作时需要不断地切换工作模式，而传统d、q轴下交叉解耦控制动态性能较差的特点，采用了能使电流超调量小、调节时间短的状态反馈解耦控制策略。通过搭建整个系统的Simulink仿真模型，仿真结果表明该控制策略能较好地实现三相电压型PWM变换器有功功率和无功功率的解耦控制，具有较好的动态特性，对仿真结果进行分析，证明了本文采用的控制策略在V2G充放电机应用中的有效性和可行性。
图1中，ea、eb和ec分别为电网的三相电压。L为交流侧电感，主要作用是限制开关器件所产生的高次谐波电流，其值应当适当，太小会使电源电流中的高次谐波含量增加，而太大将影响控制时电源电流跟踪指令信号的速度[6]。R为表示电感损耗、线路损耗及开关器件通态损耗和开关损耗的等效电阻。C为直流侧母线电容，其主要功能为：一是吸收开关器件高频开关动作在输出直流电压中造成的纹波；二是当负载发生变化时，在变换器的惯性延时期间将输出直流电压的波动维持在限定范围内。idc为流经负载电阻的负载电流大小，udc为直流母线电容的端电压，ia、ib、ic为交流侧三相相电流的大小。
线性系统课件解耦控制问题讲解精品文档
一 .动态解耦问题
对象：p个输入，p个输出
x Ax Bu y Cx G (s) C (sI A)1 B
若系统的初始状态为0，则
y1(s)g11(s)u1(s)g12(s)u2(s)g1p(s)up(s) y2(s)g21(s)u1(s)g22(s)u2(s)g2p(s)up(s) yp(s)gp1(s)u1(s)gp2(s)u2(s)gpp(s)up(s)
w
Bw
Dw
xc
r-xc 来自cxc BceKc{A,B,C,D}
-
y
伺服补偿器
K
镇定补偿器
• 对象
x Ax Bu B w w
y Cx Du D w w { A, B, C}能控 , 能观
•
干扰信号
xw Awxw, xw(0)未知
w(t) Cwxw
• 参考信号 xr Arxr, xr(0)未知 r(t) Crxr
1 (s)
使闭环系统稳定的部分 N c (s) D c (s)
在回路中引入(复制)参考信号和扰动信号的模型
1
(s)
这种方法常称为内模原理.
1 (s)
称为内模.
对象 G(s) N(s)
D(s)
的参数变化称为参数摄动.
• 在以上方法中,对象和补偿器的参数变化即使很大,但只
要 D c (s) D (s) (s) N c (s) N (s) 0
令
r(s),w(s)
(s) 是
分别是 Ar , Aw 的最小多项式
r(s),w(s) 位于右半闭S平面上的根
因式的最小公倍式.
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双输入双输出过程解耦内模控制
双输入双输出过程解耦内模控制是一种先进的控制策略，它适用于多变量系统中的相互耦合的过程控制。
该控制策略采用内模控制器来消除系统中的交叉耦合，从而实现多输入多输出系统的解耦控制。
内模控制器是通过将系统的内部模型引入控制器中，来实现系统内部控制的一种控制方法。
在双输入双输出过程控制中，内模控制器可以将系统的输入和输出进行分离，从而避免输入变量之间的交叉影响。
具体而言，双输入双输出过程解耦内模控制的实现需要进行以下步骤：
首先，通过系统建模和分析，确定系统的内部模型，包括系统的动态特性和输入输出关系。
其次，设计内模控制器，将系统的内部模型引入控制器中。
然后，针对每个输入变量和输出变量，分别设计一个内模控制器，利用内模控制器实现输入输出之间的解耦控制。
最后，通过联合控制器，将各个内模控制器进行整合，并进行系统整体控制。
双输入双输出过程解耦内模控制可以有效地解决多变量系统中
的交叉耦合问题，实现系统稳定、高效的控制。
其应用范围广泛，包括化工、电力、机械等多个领域。
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