基于在线辨识的自适应解耦控制.pdf

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1、《自动化与仪器仪表》2016年第2期(总第196期)基于在线辨识的自适应解耦控制串蒋红梅k2，李战明1，唐伟强1(1．兰州理工大学电信学院甘肃兰州，730050)(2．甘肃省工业过程先进控制重点实验室甘肃兰州，730050)摘要：多输入多输出且相互耦合的过程，具有时延和参数时变的特性。本文提出了一种自适应解耦控制方法。采用了一种前馈补偿的解耦控制策略，针对被控对象的模型不固定，采用在线辨识得到被控对象的数学模型，并根据此模型设计前馈补偿器，然后进行PID参数自整定，通过仿真软件进行仿真分析，结果表明该方法控制效果良好。关键词：

2、辨识；自适应；解耦；控制中图分类号：仲273文献标识码：BDOI编码：10．14016／j．cnki．1001—9227．2016．02．153Abstract：Multipleinputmultipleoutputandcouplingprocess，withtimedelayandparametertime—variancecharacteristics．Thispaperproposesakindoffeed—forwardcompensationdecouplingcontrolstmtegy．Forthemodelo

3、fthecontr01ledobjectisnotfixed，adoptedanadvancedonlineidentmcationalgorithmtogetthemathematicalmodelofcontroUedobject．Afeed—forwardcompensatorisdesignedaccordingtothismodel，andthenthePIDpar锄etersself—tuning．Throughthesimulationsoftwareallalysis，theresultsshowthatthe

4、methodcontrDlefEbctisgood．Keywords：Idemifica“on；Adap“ve；Decoupling；ControlO引言许多复杂控制过程都是相互关联的多输入多输出过程，其中一个输入将影响到多个输出，而一个输出也将受到多个输入的影响。如果变量问耦合关系严重时，按照单输入单输出的方法来设计控制系统，很难达到满意的控制效果，所以需要对存在耦合关系的多变量控制系统进行解耦。耦合系统的解耦方法可利用前馈补偿解耦法。前馈补偿解耦法是基于被控对象的精确模型而设计的，因此对于缺乏精确模型或者参数时变的控制过程

5、，难以达到满意的效果。采用前馈补偿解耦的方法必须要建立对象模型，且当实际对象的参数变化时所使用的解耦控制器模型也应随之而变。因此，对于耦合的过程进行解耦控制，必须对控制对象的模型参数进行在线辨识。进行在线辨识的原因是由于被控过程的数学模型即使事先可以建立，但是运行一段时间后，模型的参数甚至模型的结构都会发生变化。而在线辨识和自适应控制就是通过测量系统的输入输出数据，利用某一期望指标，可以得到系统改变了的模型参数。并根据此参数来修改控制器的输出，使系统能够逐渐适应变化的参数，达到较好的控制效果u‘31。本文针对上述问题，提出了一

6、种自适应解耦的控制方法，利用前馈补偿的解耦控制策略，针对被控对象的模型不固定，采用在线辨识得到被控对象的数学模型，并根据此模型设计前馈补偿器，然后进行PID参数自整定。通过仿真软件进行仿真分析，结果表明该方法控制效果良好。1多变量系统的解耦多变量系统的解耦方法可采用前馈补偿解耦法。利用不收稿日期：2015—11一09·基金项目：甘肃省自然科学基金项目(148RJzA022)；甘肃省工业过程先进控制重点实验室基金项目(XJl(201512)作者简介：蒋红梅(1976一)，女，河南洛阳人，博士，主要研究方向为智能建筑环境技术、中央

7、空调系统优化控制与仿真。变性原理来消除耦合的影响，从而解除系统的耦合关联卜5I。一个双变量系统根据不变性原理进行解耦的系统框图如图1所示。蟛—一—ii■1—————一j’粤F一五鬲～卜凸二、一L?t—≮叫～竺⋯叶————≮，卜谶一旦坠～广—0，。～¨r～一一!；一1『j1211—≤，卜—二：j!二j—L一—萎—逦三]～i蔓．‘．．r。：∥儿z21{苎掣(1)【y21+儿2=0(Ml≠0)掣5謦-z蹬“吁?(2)【G21(s)+G也1(s)G22(s)=0严㈤一拳㈤k班一器2自适应解耦控制设计基于在线辨识的自适应解耦控制蒋红梅，

8、等此参数来设计前馈补偿控制器，修改控制的输出，使系统能够逐渐适应变化的参数。同时，PID控制器参数也根据辨识出的数学模型来整定，可以使控制系统达到较好的控制效果‘6—8

9、。2．1连续系统数学模型的辨识连续系统的模型可由式(4)近似的表示：G㈤==者e1(4)其中K为放大系数，