基于H∞最优灵敏度的串级控制研究.pdfVIP

· 46 · 工业仪表与 自动化装置 2013年第2期 基于H∞最优灵敏度的串级控制研究 曹 南，石红瑞 (东华大学 信息科学与技术学院，上海201620) 摘要：针对工业过程控制中普遍存在的容积对象，设计了一种二 自由度的控制系统。副回路采 用内模控制器，可以有效、快速地消除二次干扰；主回路以最优灵敏度为设计指标，由H 最优控制 理论得到主控制器整定参数，并化简成标准的串级控制结构。控制对象采用双容水箱，Simulink仿 真结果表明，该算法在设定值跟踪、负载扰动抑制及系统鲁棒性等方面的性能指标均取得了良好的 效果 。 关键词：串级控制；H 最优灵敏度 ；内模控制；Simulink 中图分类号：TP273 文献标志码 ：A 文章编号：1000—0682(2013)02—0046—04 StudyofcascadecontrolbasedonH infinityoptimalsensitivity CAONan，SHIHongrui (CollegeofInformationScienceandTechnology，DonghuaUniversity，Shanghai201620，China) Abstract：Inthispaper．adesignfortwo—freedom controllerswasproposedtohandlevolumeob- jectsinprocessindustry．ByusingtheIMCcontrollerinthesecondary loop，thequadricdisturbancecan beeliminatedeffectivelyandrapidly．Minimum sensitivitywasusedasthedesigncriteriaintheprimary loop andtheturningparametersoftheprimary controllerwereobtainedbyH optimalcontroltheory．The two—freedom controlsystem canbesimplifiedintothestandardcascadecontrolstructure．A two—capac- itv—tanksystemwasusedascontrolobjectswhensimulation．Theresultsshowedthatthisalgorithm bringsagoodperformanceinset—pointtracking，loaddisturbancerejectionandrobustnessetc． Keywords：cascadecontrol；H minimum sensitivity；internalmodel；Simulink 其方框 图如图1所示 。 0 引言 现代工业中的生产工艺越来越复杂，特别是在 石油、化工等过程控制领域，对控制系统的品质要求 也 日益提高，单回路系统往往难以满足要求。串级 控制是一种在传统单回路结构下进行性能提升的控 图 1 控制算法方框 图 制 回路 。标准串级控制结构由内环副回路和外环主 回路组成，其主要思想是将副回路的扰动即二次干 其中：C是主回路控制器，cⅢ。是副回路内模控 扰通过副控制器快速、有效地进行消除，当二次干扰 制器，均是独立调节参数的控制器 ；P是主控制对 经过副回路的抑制后再进入主回路，对输出的影响 象，P是副控制对象，P 是其模型，假设模型匹配， 已经有了较大的削弱¨ 。 有P (s)=P (s)；D，和D分别为主、副2个回路 文献 [3]提