时滞系统的二自由度IMC-PID控制研究

摘要

为克服单自由度PID控制器不能同时具备最佳的目标值跟踪特性和抗干扰性的缺点,结合内模控制(IMC)原理,为时滞控制系统设计了一种仅有两个滤波参数的二自由度IMC-PID控制器.提出了一种基于最大灵敏度的二自由度IMC-PID控制器参数整定方法.推导出其中一个滤波参数与最大灵敏度之间的关系,并根据最大灵敏度指标确定该参数,使系统具有较强的鲁棒性;根据系统的动态性能修正另一个滤波参数,使系统具备较强的目标值跟踪特性.同时,对过程模型失配情况进行了鲁棒稳定性分析,得出了系统稳定所需要满足的条件.仿真结果表明,二自由度IMC-PID控制设计的时滞控制系统具有良好的目标值跟随特性、抗干扰性和鲁棒性,验证了基于最大灵敏度的参数整定方法是有效的.采用该方法能有效克服时滞给系统带来的不良影响.