多變量系統(tǒng)辨識(shí)及其PID解耦控制的研究

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，越來(lái)越多的工業(yè)系統(tǒng)、社會(huì)和經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)己不再局限于單變量系統(tǒng)，而是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模型不確定的多變量系統(tǒng)。傳統(tǒng)控制方法雖然在很大程度上能滿足工業(yè)系統(tǒng)的控制要求，但對(duì)一些具有強(qiáng)耦合性、不確定性、非線性、信息不完全性和大滯后性等特征的工業(yè)控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)控制方法對(duì)其無(wú)法得到滿意的控制效果所以多變量系統(tǒng)控制的研究越來(lái)越受到重視。而要對(duì)多變量系統(tǒng)進(jìn)行控制，尤其是實(shí)施一些先進(jìn)控制算法，如預(yù)測(cè)控制、內(nèi)?？刂频榷际腔谀Ｐ偷?，所以系統(tǒng)的模型是實(shí)施多變量控制的前提條件。

1 模型辨識(shí)方法

圖1是一個(gè)典型的二變量控制系統(tǒng)框圖。從圖1看出，模型的辨識(shí)就是辨識(shí)出G11(s)、G21(s)、G12(s)、G22(s)這4個(gè)傳遞函數(shù)。這里采用基于頻域的階躍響應(yīng)方法進(jìn)行辨識(shí)。對(duì)于PID控制系統(tǒng)，其控制器輸出u和過(guò)程輸出y之間的傳遞函數(shù)G(s)表示為：

將其離散化后用jω代替s變?yōu)?br />
對(duì)于過(guò)程頻率響應(yīng)，取ωi的范圍為[-π，0]能夠充分體現(xiàn)系統(tǒng)頻率特性，為了獲得更精確結(jié)果，把π分成M個(gè)區(qū)間。計(jì)算ωi值

其對(duì)應(yīng)的相位角

由于控制過(guò)程中大部分系統(tǒng)可以用二階加滯后模型代替，所以設(shè)模型傳遞函數(shù)為
從而得出傳遞函數(shù)模型參數(shù)。