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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,发现技巧,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,发现技巧,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,基于内模控制,的,PID,控制器的设计,答辩人,专 业,:,1,发现技巧,基于内模控制的,论文框架,研究背景,课题方向,论文要点,结论,1,2,3,4,发现技巧,论文框架研究背景1234发现技巧,研究背景,（,1,）,过程工业中使用的调节器主要是,PID,型的，它结构简单，易于操作，具有强鲁棒性和有效的实际应用。,因而,PID,控制器参数的整定方法长期受过程控制界的关注。,（,2,）,其整定方法有许多，如早期的,Ziegler - Nichols,的闭环临界比例度法，,Cohen - Coon,的开环反应曲线法，以及其它一些基于最小误差积分的方法。,Rivera1 ,等人首先将内模控制的思想引入到,PID,控制器的设计中，并建立了滤波器参数与,PID,控制器参数的关系,。,（,3,）,本文在前人的基础上，针对工业控制领域具有代表性过程控制对象，给出了基于内模控制的,PID,控制器设计方法,。,发现技巧,研究背景 （1） 过程工业中使用的调节器主要是P,课题方向,（,1,）,基于内模控制原理，针对典型的工业过程对象，给出了,PID,控制器的设计方法，并根据现代控制理论的观点，证明了,该方法符合线性二次型最优控制的选型原则,。,（,2,）,将该方法应用于典型的工业过程对象的仿真研究，结果表明所设计的,PID,控制系统，只有滤波器的时间常数是需要整定的参数，方法比较简单，并且在系统特性变化的情况下,具有很强的鲁棒性和抗干扰能力。,（,3,）,此外，该方法在现有的可编程控制器,(PLC),、智能仪表、集散控制系统,(DCS),和现场总线控制系统中都很容易实现，无需增加硬件投资，,具有较高的工程应用价值。,发现技巧,课题方向 发现技巧,论文要点：内膜控制,内模控制,:,内模控制的基本结构如图,1,所示，图中,P( s),为实际被控过程对象，,M ( s),为被控过程的数学模型，,Q ( s),即内部模型，,U ( s),为内模控制器，,R(s),，,Y,（,s,）,，,D,（,s,）,分别为系统的输入、输出和干扰信号。,发现技巧,论文要点：内膜控制内模控制:发现技巧,通过求取参考输入,R(s),和扰动输入,D(s),与过程输出,Y(s,),之间的传递函数，易得出系统闭环响应为,内膜控制,发现技巧,通过求取参考输入R(s)和扰动输入D(s)与过程输出Y(s内,如果模型准确，即,M ( s) = P( s),，且没有外界扰动，即,D( s) = 0,，则模型的输出,Y(s),与过程的输出,Y,相等，此时反馈信号为零。这样在无模型不确定性和无未知输入的条件下，内模控制系统具有开环结构。,基于,内膜控制,的,PID,控制器的设计,：,具有内模控制结构的,PID,控制器理想的,PID,控制器具有如下的形式：,内膜控制,的,PID,控制器的,设计,发现技巧,如果模型准确，即M ( s) = P( s),内模控制器,其,目的是将内模控制器转化为,PID,类型的解，即使式,(3),和式,(4),等价，因而从内模控制的角度来设计,PID,控制器。通常内模控制器的设计过程如下,2 :,第一步,:,把模型分解为全通部分,M+,和最小相位部分,M-,，即,发现技巧,内模控制器 其目的是将内模控制器转化为PID类型,第二步,:,模型误差的鲁棒性设计为抑制模型误差对系统的影响，增加系统的鲁棒性，在控制器中加入一个低通滤波器,F( s),，一般,F( s),取最简单形式如下,:,内模控制器,发现技巧,第二步:模型误差的鲁棒性设计为抑制模型误差对系统的影响，增,通过求取参考输入,R(s),和扰动输入,D(s),与过程输出,Y(s,),之间的传递函数，易得出系统闭环响应为,内模控制器,发现技巧,通过求取参考输入R(s)和扰动输入D(s)与过程输出Y(s内,一阶系统,当过程模型已知时，根据上式和,PID,控制算式，由,s,多项式各项幂次系数对应相等的原则，求解可得基于内模控制原理的,PID,控制器各参数。,3.2,一阶系统,可以看出，对于一阶系统，基于内模控制原理设计的控制器为,PI,控制器，其中,发现技巧,一阶系统当过程模型已知时，根据上式和PID控制算式，由s,在目标函数下的最优控制规律是比例,+,积分，且是无余差的，并可以证明对于对象参数的变化是不灵敏的。而基于内模原理所设计的控制器也是,PI,控制器，这说明基于内模控制原理设计的,PID,控制器是符合二次型最优控制选型原则的。,一阶系统,发现技巧,一阶系统发现技巧,二阶结构,:,当过程模型是二阶系统时，即,:,可以看出，对于二阶对象，基于内模控制原理设计的控制器为,PID,控制器，其中,二阶系统,发现技巧,二阶结构:可以看出，对于二阶对象，基于内模控制原理设计的控制,对于二阶对象，在设定值变化时，在目标函数,(11),下的的最优控制规律是比例,+,积分,+,微分，而且也可以证明它对于过程参数的变化是不灵敏的。这同样可说明对于二阶对象基于内模控制原理设计的,PID,控制器也是符合线性二次型最优控制选型原则的。,二阶系统,发现技巧,二阶系统发现技巧,结论,：,从以上内模,PID,控制器的设计过程可以看出时间常数是需要整定的参数,方法比较简单,并且在系统特性变化的情况下具有很强的鲁棒性和抗干扰能力,输出超调很小或基本无超调,理论分析和仿真结果均表明控制量变化,(,方法为广泛使用的,PID,控制器的参数整定提供了新的方法,具有较高的工程应用价值。,结论,发现技巧,结论发现技巧,16,发现技巧,16发现技巧,
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