基于反馈控制的稳健性参数设计方法研究

摘要

稳健性参数设计和反馈控制是减轻噪声因子对过程输出影响的两种重要方法。研究表明，稳健性参数设计能够解决一般过程的稳健性问题，但是无法解决长周期连续过程的稳健性参数设计问题，而反馈控制通过调节因子可以补偿不可测量噪声因子的影响，从而可以保证连续过程的稳健。因此，将稳健性参数设计与反馈控制相结合，可以更好地解决连续工业中噪声因子对过程输出影响的问题。
　　 首先，分别研究了传统田口稳健性参数设计和基于响应曲面的稳健性参数设计以及选用场合的不同，并研究了试验与建模策略中的适用于开环系统的响应建模和和适用于闭环系统的性能度量建模。
　　 其次，通过PID(比例积分微分)控制器的研究现状、结构原理和参数设定研究给出PID控制器的优势，并引证离散PI控制方案在较大参数取值范围内PID控制比MMSE控制更稳健，应优先选择PI控制。但是，当k1选用不当造成部分et值偏离0时，PID控制方案不适用，应改用MMSE控制。
　　 再次，将稳健性参数设计与反馈控制相结合，得出基于反馈控制的稳健性参数设计模型，并结合试验设计方法，提出在闭环系统选用性能量度建模方法，在开环系统应选用响应建模方法，总结给出在闭环和开环系统中进行基于反馈控制的稳健性参数设计的规范性流程和流程图。
　　 最后，将基于反馈控制的稳健性参数设计模型举例验证，结果表明所提出的模型可使偏差et的方差较小，效果良好。

目录

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声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1稳健性参数设计概述

1.1.2稳健性参数设计的不适应性

1.1.3反馈控制方法概述

1.1.4稳健性参数设计和反馈控制的结合

1.2研究意义

1.3国内外研究现状综述

1.4技术路线与研究内容

1.4.1技术路线

1.4.2研究内容

第二章稳健性参数设计方法研究

2.1田口稳健性参数设计

2.1.1田口稳健性参数设计的工具

2.1.2田口稳健性参数设计的步骤

2.2基于响应曲面的稳健性参数设计

2.2.1响应曲面方法的概念

2.2.2双响应曲面方法

2.2.3基于双响应曲面的RPD与田口RPD的比较

2.3稳健性参数设计的模型

2.3.1噪声因子的分析

2.3.2试验与建模策略-位置和散度建模

2.3.3试验与建模策略-响应建模

2.3.4试验与建模策略-性能度量建模

第三章反馈控制方案研究

3.1过程控制概述

3.1.1过程控制系统的组成

3.1.2过程控制系统的分类

3.1.3控制系统组成-控制器

3.2 PID控制器

3.2.1 PID控制器的研究和发展

3.2.2 PID控制器的优势和应用

3.2.3 PID控制的基本原理

3.2.4 PID控制器参数设定

3.3 MMSE控制器

3.4 PID控制器与MMSE控制器的比较研究

第四章基于反馈控制的稳健性参数设计模型

4.1模型结构

4.2模型引用

4.3实施方案

4.3.1响应建模(Response Modeling)

4.3.2性能量度建模(Performance Measure Modeling)

4.4参数设计反馈控制规范流程

第五章应用举例

5.1目标函数举例验证

5.1.1模型

5.1.2计算验证

5.2响应建模举例

5.3性能量度建模举例

5.4总结和展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致 谢