【摘要】：近些年復(fù)雜物理、力學(xué)、生物學(xué)和工程上的建模問題的出現(xiàn)使得整數(shù)階模型不再適用,而使用分?jǐn)?shù)階模型來描述系統(tǒng)更能表現(xiàn)系統(tǒng)的特性。目前關(guān)于分?jǐn)?shù)階系統(tǒng)的控制策略的研究已經(jīng)有了很多的成果。但是這些研究都是基于單輸入單輸出的分?jǐn)?shù)階對象,而對于分?jǐn)?shù)階多輸入多輸出的系統(tǒng)的控制的研究就比較少了。然而眾所周知實際過程中大多數(shù)的被控對象都是多輸入多輸出的系統(tǒng)。所以針對分?jǐn)?shù)階多輸入多輸出系統(tǒng)的控制方法的研究是很有意義很有必要的。本課題以此為切入點,針對分?jǐn)?shù)階多輸入多輸出時滯系統(tǒng),研究了其解耦方法、解耦條件;對于解耦后的系統(tǒng)將分?jǐn)?shù)階多變量系統(tǒng)和多變量內(nèi)模結(jié)合起來設(shè)計了基于反向解耦的分?jǐn)?shù)階多變量內(nèi)�？刂破�,理論證明了系統(tǒng)穩(wěn)定性。本文的主要創(chuàng)新點包括以下幾點:1.對于整數(shù)階的多變量系統(tǒng),根據(jù)解耦思路的不同大體有三種方法:理想解耦、簡化解耦、反向解耦。理想解耦的基本思想是構(gòu)造理想的廣義傳遞函數(shù)矩陣,簡化解耦的思想是構(gòu)造形式簡化的解耦矩陣使得廣義傳遞函數(shù)矩陣的非對角線元素為0,反向解耦的思路是構(gòu)造特殊的解耦結(jié)構(gòu)使得廣義傳遞函數(shù)矩陣和解耦矩陣的形式能都得到簡化。根據(jù)這三種解耦思想,在分?jǐn)?shù)階多變量時滯系統(tǒng)的前提下推導(dǎo)了解耦環(huán)節(jié)的表達(dá)式,然后討論了解耦環(huán)節(jié)能實現(xiàn)時,系統(tǒng)相對階和時滯所要滿足的條件。最后實驗表明解耦的效果很理想。2.在對分?jǐn)?shù)階多變量時滯系統(tǒng)解耦的前提下,將多變量內(nèi)模控制方法與分?jǐn)?shù)階多變量系統(tǒng)相結(jié)合提出了基于反向解耦的分?jǐn)?shù)階多變量內(nèi)模控制策略。靈敏度函數(shù)最大值被用來作為控制器參數(shù)整定的依據(jù)。在仿真部分將分?jǐn)?shù)階多變量PID控制作為對比方法,對比兩種方法的動態(tài)特性和靜態(tài)特性。最后仿真結(jié)果表明兩種方法都有很好的動態(tài)、靜態(tài)特性和抗擾性。但是本課題提出的基于反向解耦的分?jǐn)?shù)階多變量內(nèi)模控制更勝一籌。3.基于李雅普諾夫第二法,分析了本課題提出方法的控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【圖文】：

（３－１９）所示，它有簡化解耦的解耦環(huán)節(jié)形式簡潔的優(yōu)點。也就是說反向解耦集合了逡逑理想解耦跟簡化解耦的優(yōu)點。關(guān)于整數(shù)階的反向解耦方法在文獻(xiàn)［５９］中有更加詳細(xì)的逡逑介紹。圖３－４是反向解耦的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。其中的傳遞函數(shù)矩陣的每一個元素都是形逡逑如公式（３－９）邋—樣的分?jǐn)?shù)階傳遞函數(shù)。逡逑邐ｄｉ２邋４邐邋￣？邋ｇｌ２邋邐逡逑ｄ２ｉ邋＾邐￣？邋ｇ２ｉ逡逑Ｕ２１邐Ｑ￣￣逡逑圖３－４反向解耦結(jié)構(gòu)框圖逡逑Ｆｉｇ．３－４邋Ｔｈｅ邋ｂｌｏｃｋ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｉｎｖｅｒｔｅｄ邋ｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇ．逡逑２１逡逑

系統(tǒng)的控制器設(shè)計方法，并且它的設(shè)計原理是需要基于系統(tǒng)模型的。對于單變量系統(tǒng)逡逑的分?jǐn)?shù)階內(nèi)�？刂疲ǎ疲希桑停茫┚褪菍⒎�?jǐn)?shù)階系統(tǒng)和內(nèi)�？刂葡嘟Y(jié)合，用于對ＳＩＳＯ分?jǐn)?shù)逡逑階系統(tǒng)設(shè)計控制器�；冢疲希桑停玫姆�?jǐn)?shù)階控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)控制結(jié)構(gòu)如圖４－１所示。逡逑N希，

本文編號：2694177