多变量非线性系统的逆方法解耦控制研究

作     者：张碧琰 

作者单位：东北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘建昌

授予年度：2010年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 071102[理学-系统分析与集成] 081103[工学-系统工程] 

主      题：多变量非线性 解耦控制系统 逆系统方法 神经网络 内模控制 

摘      要：在实际工业过程中,多变量非线性系统是广泛存在的,而传统的控制与理论主要是基于线性系统的,所以如何针对多变量非线性系统设计先进的解耦控制方法,使其既具有优越的解耦控制性能,又便于实际应用是一个具有重大理论价值和实际意义的课题。 本文选取典型的多变量非线性系统为研究对象,利用逆系统方法对多变量非线性系统进行解耦控制。本文的具体研究内容如下： （1）给出并证明了基于两种描述的多变量非线性系统的逆模型存在的充要条件,构造了基于两种描述的广义逆模型解析形式,说明了将逆模型串接在控制对象前而得到的伪线性复合系统具有解耦的能力,并研究了使得伪线性系统解耦镇定的条件;（2）基于逆系统方法的原理和广义逆模型的解析形式,研究了神经网络广义逆系统的解耦控制结构和实现方法。仿真实验表明基于神经网络的广义逆系统解耦控制具有良好的解耦性能、跟踪性能和一定的鲁棒性;（3）针对实际应用中存在建模误差和外部干扰等问题,给出了内模控制和逆系统方法复合控制的解耦系统结构,分析了伪线性子系统的闭环稳态性能和内模控制系统的鲁棒稳定性条件;（4）初步研究了二自由度-双口内模控制系统鲁棒稳定性,得出保证闭环系统鲁棒稳定的条件,构造设计了二自由度-双口内模控制与广义逆系统的复合解耦控制系统,并进行了仿真实验。仿真结果表明,这种方法和一般的方法相比,具有控制器设计简单,解耦性能优良,控制性能好,鲁棒稳定性强等优势。