多变量解耦控制方法研究

本科毕业设计论文

题目多变量解耦控制方法研究

专业名称

学生姓名

指导教师

毕业时间

毕业

一、题目

多变量解耦控制方法研究

二、指导思想和目的要求

通过毕业设计，使学生对所学自动控制原理、现代控制原理、控制系统仿真、电子技术等的基本理论和基本知识加深理解和应用；培养学生设计计算、数据处理、文件编辑、文字表达、文献查阅、计算机应用、工具书使用等基本事件能力以及外文资料的阅读和翻译技能；掌握常用的多变量解耦控制方法，培养创新意识，增强动手能力，为今后的工作打下一定的理论和实践基础。

要求认真复习有关基础理论和技术知识，认真对待每一个设计环节，全身心投入，认真查阅资料，仔细分析被控对象的工作原理、特性和控制要求，按计划完成毕业设计各阶段的任务，重视理论联系实际，写好毕业论文。

三、主要技术指标

设计系统满足以下要求：

每一个输出仅受相应的一个输入控制，每一个输入也仅能控制相应的一个输出。

四、进度和要求

1、搜集中、英文资料，完成相关英文文献的翻译工作，明确本课题的国内

外研究现状及研究意义；（第1、2周）

2、完成总体设计方案的论证并撰写开题报告；（第

3、4周）

3、分析控制系统解耦；（第5、6周）

4、应用前馈补偿法进行解耦；（第7、8周）

5、应用反馈补偿法进行解耦；（第9、10周）

6、利用MATLAB对控制系统进行仿真；（第11周）

7、整理资料撰写毕业论文；

（1）初稿；（第12、13周）

（2）二稿；（第14周）

8、准备答辩和答辩。（第15周）

五、主要参考书及参考资料

[1]卢京潮.《自动控制原理》，西北工业大学出版社，2010.6

[2]胡寿松.《自动控制原理》，科学2008，6出版社，2008.6

[3]薛定宇.陈阳泉，《系统仿真技术与应用》，清华大学出版社，2004.4

[4]王正林.《MATLAB/Simulink与控制系统仿真》，电子工业出版社，2009.7

[5]刘豹.《现代控制理论》，机械工业出版社，2004.9

[6]古孝鸿.周立群.线性多变量系统领域法[M].上海:上海交通大学出版社,1990.

[7]李帆.不确定系统的解耦控制与稳定裕度分析[D].西安:西北工业大学,2001.

[8]柴天佑.多变量自适应解耦控制及应用[M].北京:科学出版社,2001.

[9]张晓婕.多变量时变系统CARMA模型近似解耦法[J].中国计量学院学报,2004,15(4):284-286.

学生指导教师系主任

摘要

随着被控系统越来越复杂，如不确定性、多干扰、非线性、滞后、非最小相位等，需要控制的变量往往不只一个，且多个变量之间相互关联，即耦合，传统的单变量控制系统设计方法显然无法满足要求，工程中常常引入多变量的解耦设计。

本文采用了两种方法，前馈补偿设计法和状态反馈解耦方法对控制变量实现了解耦。前馈补偿设计法是系统解耦控制中一种常采用的、较简单的解耦方法。通过前馈补偿解耦，原系统可以看成两个独立的单输入单输出系统，系统解耦后系统的动态响应有一定改善。本文利用前馈补偿设计法对某钢锅炉燃烧系统实现了解耦。状态反馈解耦借助反馈通道实现系统解耦，本文利用该方法对某化学反应过程中，通过控制反应过程的温度和反应斧内压力变化控制反应过程实现了解耦。本文通过两种实际应用详细地讲解了多变量在实际工业中的应用以及其重要性。

关键字：多变量解耦，单输入输出系统，前馈补偿设计法，状态反馈设计法

ABSTRACT

As controlled system more and more complicated, such as uncertainty, many disturbances, nonlinear, lag and non-minimum phase, the need to control variables are often more than one, and the correlation between multiple variables, namely the coupling, the traditional design method of single variable control system obviously unable to meet the requirements, often introduced multivariable decoupling design in engineering.

This paper adopted two kinds of methods, design method of feedforward compensation and the state feedback decoupling method to realize the decoupling control variables. Design method of feedforward compensation is a kind of commonly used system decoupling control, and decoupling method is relatively simple. Through a feed-forward compensation decoupling, the original system can be seen as two independent single input single output system, the dynamic response of the system after decoupling system has certain improvement. Based on design method of feedforward compensation decoupling of certain steel boiler combustion system. State feedback decoupling with the help of feedback channel to realize the decoupling system, this paper, by using the method of a chemical reaction process, by controlling the reaction temperature and reaction in the process of its internal pressure changes to realize decoupling control of reaction process. In this paper, two kinds of practical application in detail explained the multivariate and its importance in the practical application in industry.

KEY WORDS：Multivariable decoupling，Single input and output system，Design method of feedforward compensation，The state feedback design method