基于Ｂｅｓｓｅｌ滤波器改进内模抗饱和控制的设计

2012年04月13日11:46:03 本网站我要评论(2)字号：T | T | T

关键字：应用

靳其兵，王再富，孙晓天，任士兵
北京化工大学自动化研究所，北京

摘　　　要：为了有效地解决工业现场中常见的饱和现象，提出了一种基于Ｂｅｓｓｅｌ滤波器较优状态反馈与改进内模控制相结合的抗饱和控制方法。采用基于Ｂｅｓｓｅｌ滤波器原理的优化设计方法，充分利用Ｂｅｓｓｅｌ滤波器所具有的低通滤波特性及鲁棒性较高的优势，改进系统的动态特性。简要地介绍了饱和问题研究的现状，阐述了产生饱和问题的根本原因。进行了系统的分析并给出了改进内模控制器设计方法。给出了运用该方法的一个仿真实例。通过对化工过程中常见的装置进行实验仿真研究表明，当饱和现象严重的时候，系统也能达到理想的控制效果；当模型严重失配或存在干扰时，系统具有很强的鲁棒性能和抗干扰能力。该方法是一种很有实际价值的工程控制方法。

关　键　词：内模控制；Ｂｅｓｓｅｌ滤波器；抗饱和；抗干扰；鲁棒性

１　引　言
在控制系统的设计过程中，饱和问题始终是一个无法回避的重要问题。ＤＯＹＬＥＪＣ［３］等人提出了高增益常规抗饱和控制方法，但是如何选择增益矩阵Ｘ却没有明确的方法。Ｈａｎｕｓ［４］等人提出的条件技术思想，但是这种系统只能用于双正则较小相位系统，设计时没有自由度。Ｓｕｓｓｍａｎｎ和ｍａｒｃｈａｎｄ［５］等人设计了全局稳定的反馈抗饱和的框架，然后由于需要直接用到至今尚不成熟的非线性理论，系统设计的复杂程度和系统的设计性能均难以令人满意。Ｗａｌｇａｍａ［６］等人针对条件技术进行了扩展，但是ＧＣＴ的不足之处在于无法找到可以保证稳定性和暂时性能优化的补偿器设计方针。线性矩阵不等式和不变椭球等数学理论在抗饱和领域也被广泛应用，但众多现有的工作都停留在理论阶段，特别是所得到的抗饱和控制器结构一般都复杂，很难在实际的工业现场中应用。饱和问题的实质就是控制器输出与状态的不一致，其原因是无法估计发生饱和时内部的状态。因此，本文提出一种改进型的内模抗饱和控制方法，可有效地解决饱和问题。

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