时滞系统的辨识与控制

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1、摘要时滞系统的辨识与控制摘要时滞系统的辨识与控制是工业上经常遇到的问题。由于时滞的存在，使得被控量不能及时反映系统所承受的扰动，产生明显的超调，调节时间变长，控制难度加大。尤其是当被控对象包含不稳定环节时，更加难于控制。针对以上情况，本文提出两种方法，对时滞系统进行控制和辨识。文章第一部分针对工业控制过程中的时滞不稳定过程，提出改进内模控制(MIMC)设计方法，为避免开环不稳定极点对系统的鲁棒稳定性和抑制扰动能力的影响，对控制器进行了鲁棒稳定性以及抑制扰动能力的分别设计，首先利用反馈方法整定内环的不稳定系统，然后设计前馈反馈控制来抑制被控过程的扰动；最后使用内模控制方法对时滞被

2、控过程进行串级外环控制，以达到对给定值的跟踪。仿真结果表明所提出的控制方法能很好地解决鲁棒稳定性和抑制扰动的均衡，且对于控制系统中过程变化引起的模型失配，可通过调整内模控制器的滤波器时间常数，来提高控制系统的鲁棒性。文章第二部分介绍了支持向量机原理，并利用支持向量机(SVM)对函数逼近的能力，采用高斯RBF核函数，进行时滞系统的正，逆辨识。同时将内模控制与支持向量机逆辨识结合，提出支持向量机内模控制(SVM—IMC)。首先由支持向量机逆辨识得到逆辨识模型，根据内模控制器设计原理，将辨识模型作为内模控制器，并根据模型的变化进行调整。同时调北京化工大学硕士学位论文节滤波器保持系统稳

3、定。仿真结果表明，基于支持向量机的正，逆模型辨识方法在处理时滞被控对象时，辨识精度高，辨识速度快，而且泛化能力较强；支持向量机内模控制，所需样本少，稳定性好，实现简单，是一种具有重要研究价值的方法。关键词：时滞过程；改进内模控制；支持向量机；系统辨识WITHTIME．DELAYABSTRACTTheproblemofidentificationandcontrolforprocesseswithtime—delayisalwaysencounteredinindustry：：Becauseofthetime—delay,thecontrolledprot：essesCallno

4、treflectthedisturbanceofsystemsintime，andwhichbringsobviousovershoot．Inaddition，theadjustingtimebecomeslongerandthedifficultyofcontrolbecomeslarger．Thispaperproposedtwomethodstosolvethisproblem．Basedonmodifiedinternalmodelcontrol(MIMC)scheme，acontrolstrategywhichintroducetotheinner-loopcontr

5、olnamedfeedforward．feedbackcontrolisproposedinthefirstpartofthispaper．TheseparatelydesignmethodCanbeusedtodesignthefeedforward_feedbackcontrollerfordisturbancerejectionandtheMIMCcontrollerforset-pointtracking．Furthermore，amethodofchoosingtheinner-loopcontrollerisappliedwhennormalizationoftim

6、edelayisdifferent．Moreover,bytuningthefiltertimeconstant，therobustnessisimprovedwhenmodelmismatchbetweenprocessandplantexits．Theresultsofsimulationsshowgooddisturbancerejectionandrobustnessofthecontroller．III北京化工大学硕士学位论文TheprincipleofSVMisintroducedinthesecondpartofthearticle，whichhasperform

7、edexcellentabilityofnon-linearfunctionapproximation．Thus，theGaussRBFkernel—basedfunctionisappliedtoidentifythepositive-modelandinverse—modeloftheprocesseswithtime．delay．CombiningtheIMCwiththeidentificationofinverse-model，theinternalmodelcontrollero