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解耦控制策略
閱讀：157 發(fā)布時(shí)間：2020-8-111.4解耦控制策略
在工程中如果被控系統(tǒng)中存在了耦合因素，對(duì)被控系統(tǒng)的控制通常會(huì)遇到如下幾 種情形：
(1) 存在著耦合的被控系統(tǒng)，由于各個(gè)子系統(tǒng)不能拆開(kāi)單獨(dú)考慮，所以子系統(tǒng)的 參數(shù)整定要進(jìn)行許多次，但往往也很難找到一組滿意的整定數(shù)據(jù)。
(2) 存在耦合的系統(tǒng)，對(duì)其控制器設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析相比于非耦合系統(tǒng)所要求的相 關(guān)信息和數(shù)據(jù)要多出許多。
(3) 從理論上來(lái)講被解耦后的個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)可以采用已經(jīng)成熟的控制器對(duì)其進(jìn)行控 制。但至今也沒(méi)找到一種簡(jiǎn)單方便方法對(duì)耦合系統(tǒng)進(jìn)行解耦。尤其是在變量參數(shù)繁多 的情況下，實(shí)際中很難設(shè)計(jì)出精確解耦控制器。
(4) 解耦后的獨(dú)立系統(tǒng)控制器按照性能指標(biāo)要求對(duì)其內(nèi)部的參數(shù)進(jìn)行整定，然而 針對(duì)耦合系統(tǒng)，由于相關(guān)聯(lián)的因素很多，控制器隨時(shí)進(jìn)行參數(shù)整定是非常不容易的。
線性解耦控制需要被控系統(tǒng)精確的數(shù)學(xué)傳遞函數(shù)，通過(guò)串聯(lián)互補(bǔ)矩陣將耦合系統(tǒng) 傳遞函數(shù)矩陣的非對(duì)角線元素轉(zhuǎn)化為零，從而達(dá)到解耦的目的。近年來(lái)隨著智能控制 技術(shù)的飛躍發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)智能控制也可以應(yīng)用到解耦控制中。其優(yōu)點(diǎn)為不必明確知 道精確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)表達(dá)式，從而解決了線性解耦的不足。智能解耦尤以神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、逆 系統(tǒng)解耦為代表[16_17]。
模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦：模糊控制器的突出優(yōu)點(diǎn)在于其對(duì)參數(shù)的變化不敏感，因此模 糊控制算法可以被用在解耦控制中。但是模糊控制器的設(shè)計(jì)方法首先需要知道專家的 經(jīng)驗(yàn)以及制定模糊控制規(guī)則，但是要得到模糊控制器的模糊規(guī)則是很不容易的。在一 些條件下，所得到的只是大量控制器反饋回來(lái)的數(shù)據(jù)，而并不全部都是模糊控制規(guī)則 所需要的數(shù)據(jù)，因此需要對(duì)全部的數(shù)據(jù)進(jìn)行萃取出能夠滿足“if-then”語(yǔ)句的規(guī)則。 由于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擁有對(duì)非線性系統(tǒng)的映射功能，擁有較強(qiáng)的自主學(xué)習(xí)和適應(yīng)未知系 統(tǒng)的功能，所以采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可以提取出模糊控制器中不易得出的模糊規(guī)則，從 而實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜非線性耦合系統(tǒng)的解耦[18]。
文獻(xiàn)[19]采用了空間變量變換的方法對(duì)磁懸浮平臺(tái)進(jìn)行解耦，實(shí)現(xiàn)了對(duì)耦合平臺(tái) 的三自由度解耦，并對(duì)解耦后的單電磁懸浮系統(tǒng)設(shè)計(jì)了模糊PID控制器。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表 明：磁懸浮平臺(tái)對(duì)于階躍響應(yīng)的超調(diào)量很小，大約為百分之六，上升時(shí)間大約為0.1 秒，穩(wěn)態(tài)誤差大約為百分之二；當(dāng)懸浮平臺(tái)受到干擾偏移0.2毫米時(shí)，系統(tǒng)能很快回 到設(shè)定的位置，這表明控制器使懸浮系統(tǒng)具有了良好的魯棒性和高剛度特性。文獻(xiàn)[20] 研究了磁懸浮列車懸浮在軌道上產(chǎn)生的耦合情況。采用了非線性的解耦方法，對(duì)單電 磁懸浮系統(tǒng)的縱向耦合進(jìn)行了解耦，并對(duì)解耦后的獨(dú)立系統(tǒng)配置了新的極點(diǎn)，使其獲 得滿意的性能。仿真結(jié)果表明了該方法可以有效地簡(jiǎn)化復(fù)雜問(wèn)題，并且實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的 全局穩(wěn)定性和*的動(dòng)態(tài)性能。
逆系統(tǒng)解耦：逆系統(tǒng)分為兩種，一種是左逆系統(tǒng)，另一種是右逆系統(tǒng)。左逆系統(tǒng) 研究對(duì)象是系統(tǒng)輸入的觀測(cè)問(wèn)題，右逆系統(tǒng)研究的對(duì)象是系統(tǒng)的輸出觀測(cè)問(wèn)題。一般 我們只討論左逆系統(tǒng)。通過(guò)求解被控系統(tǒng)的逆系統(tǒng)，然后將求解得到的逆系統(tǒng)串聯(lián)在 被控系統(tǒng)前，逆系統(tǒng)將被控系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成了偽線性系統(tǒng)。偽線性系統(tǒng)是指非線性系統(tǒng)具 備了線性系統(tǒng)的特征，但其本質(zhì)仍然是非線性的。串聯(lián)逆系統(tǒng)后的耦合系統(tǒng)會(huì)被解耦 成多個(gè)SISO的偽線性系統(tǒng)，由于非線性系統(tǒng)具有了線性系統(tǒng)的特征，因此對(duì)于工程 上來(lái)說(shuō)降低了控制難度和控制成本。由于想要得到非線性系統(tǒng)的逆系統(tǒng)非常困難，因 此需要利用一些算法求得非線性系統(tǒng)的逆系統(tǒng)。文獻(xiàn)[21]利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的泛化和 擬合能力來(lái)模擬出發(fā)酵系統(tǒng)的非線性逆模型。文獻(xiàn)[22]利用支持向量機(jī)非線性回歸功 能逼近兩個(gè)耦合電機(jī)的逆系統(tǒng)。
本文采摘自“數(shù)控加工中心龍門磁懸浮系統(tǒng)耦合分析及控制研究”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無(wú)法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！