针对不稳定对象的部分内模控制系统

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本文针对控制领域中存在的同时包含稳定极点和不稳定极点的对象,采用部分内模控制结构,提出了两种控制器设计方法。首先将控制对象分解为稳定部分与不稳定部分之和,系统结构与内模控制结构完全一致,只是内部模型只采用对象模型的稳定部分,因此控制器只针对对象模型的不稳定部分进行设计。 第一种方法采用互质法对部分内模控制系统进行设计,改进了常规反馈控制和内模控制的不足。本文首先设计了能保证系统稳态无差的一自由度控制器,接着又采用了二自由度控制系统,可以根据系统的要求对跟踪性能和抗扰性能进行分别设计,有效的改善了系统的跟踪性能;由于用互质法设计的带参数控制器是一组能保证系统稳定的控制器,通过对系统的相应性能指标进行优化,就能寻找出对应的优化控制器,本文分别针对跟踪误差性能指标、抗扰性能指标和鲁棒性能指标求解相关的最优或准最优控制器。 当系统具有低阶不稳定部分时,可以考虑使用一个低阶的控制器对系统进行整定,第二种方法采用一个带两个可变参数的低阶控制器,计算出系统的特征方程,首先使用系统稳定性判断保证系统稳定的参数范围,给定相应的系统性能要求,利用仿真程序对参数进行寻优。 最后对两种控制器设计方法进行了Matlab仿真试验,证明了它们的有效性和理论分析的正确性,找出了参数变化对系统性能影响的规律,并且通过仿真分析比较了各自的特点和使用范围。
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