毕设首期草稿

（1）.相对增益数值均为0（或1），通道间无耦合，可以根据相对增益显示的输入输出配对实现系统无耦合控制；

（2）.相对增益数值均接近于1（或0），通道间存在若耦合，系统可以近似按无耦合处理，要求较高时可采取抗干扰措施实现良好解耦；

（3）.相对增益数值大于1（或小于0），系统间存在正反馈，应对系统采取适当的整定措施消除正反馈；

（4）.相对增益数值在0.5附近，系统间存在强耦合，应采取解耦措施。 2.系统解耦方法

针对以上情况，对系统解耦有三个层次的方法：

（1）.根据相对增益矩阵中数值大小，忽略次要被控参数，突出主要被控参数，将过程转化为单回路控制过程。只适用于简单过程或控制要求不高的场合。

（2）.根据相对增益矩阵的数据特征，寻求输入、输出间的最佳匹配，选择因果关系最强的输入、输出，逐对构成各个控制通道，弱化各控制通道之间即变量之间的耦合。只有在存在弱耦合的情况下，才能找到合理的输入、输出间的组合。

（3）.设计一个补偿器D?s?,与原过程传递函数矩阵G?s?构成的广义控制过程GD?s?成为对角线矩阵，实现系统解耦控制。经常采用的解耦方法有：前馈解耦方法、反馈解耦方法、对角矩阵解耦方法和单位矩阵解耦方法。

其中，对角矩阵解耦方法和单位矩阵解耦方法设计的结果十分理想，因为它能使广义过程实现完全的无时延的跟踪，但在实现上却很困难，它不但需要过程的精确建模，且补偿器结构复杂。

另外，解耦分为静态解耦和动态解耦两种方式：

所谓静态解耦指只要求过程变量达到稳态时通道间解耦，分析中传递函数用相应的静态放大系数代替即可；

而所谓动态解耦是指不论在过渡过程中还是稳态过程中，通道间都要解耦。

3.3.2解耦设计方案

如前面所述，相对增益矩阵可以帮助我们选择合适的控制通道，但它并不能改变通道间耦合。对有耦合的复杂过程，要设计一个高性能的控制器是困难的，通常只能先设计一个补偿器，使增广过程的通道之间不再存在耦合，这种设计称为解耦设计。

1.解耦设计的方法

（1）串联补偿器解耦方法，由图3.1可知： 因为

Y?s??W?s???s? ??s??D?s??T?s?

所以

Y?s??W?s?D?s??T?s?

设计D?s?，使W?s?*D?s?相乘后成为对角阵，这样就解除了系统间的耦合，使两个控制回路不再关联。从而可以将复杂的多变量耦合系统转化为若干个单回路控制系统，然后使用合适的控制算法分别加以控制，会使系统的性能得到极大的改观，解耦后的控制系统如图3.2。

r1r2WT1?(s) T1 D11D21?1W11W21Y1WT2(s) ?T2D12D22?2W12W22Y2图3.1 串联补偿解耦框图

r1?T1WT1(s) WT2(s) ?T2Y1W11(s) W22(s) Y2

r2图3.2 解耦后的系统等效框图

1WT1(s) WT2(s) T1W11(s) W22(s) Y2

r2?T2图3.2

对角矩阵法 推导过程略 1. 解耦器数学模型为