[发明专利]一种基于相邻回路偏差的模糊前馈解耦控制系统及应用

说明书

技术领域

本发明涉及模糊前馈解耦控制系统，尤其涉及基于相邻回路偏差的模糊前馈解耦控制系统。

背景技术

多变量系统的解耦设计思想在控制学科发展初期就己经形成，钱学森的著作“工程控制论”中就已得到了基本研究，首先将矩阵分析法应用于多变量控制系统分析中，提出了不相干控制的巧妙思想。1964年，Morgan在现代控制理论的框架下正式提出了MIMO(Multiple Input Multiple Output) 线性系统的输入输出解耦问题，即著名的Morgan问题。Morgan问题的研究大体分为两个阶段：第一阶段从1964到1982年讨论m=r(m为输入变量个数，r为输出变量个数) 的情况；第二阶段从1982年一直持续至今。目前，国内外对于多变量系统的解耦控制研究主要有三大类：

(1) 传统的解耦方法：传统解耦方法以现代频域法为代表，也包括时域法，主要适用于线性定常MIMO系统。传统的解耦方法不具有适应性，很难保证控制品质，甚至导致系统不稳定。

(2) 自适应解耦方法：多变量自适应解耦控制方法是将被控对象的解耦、控制和辨识结合起来，可以实现参数未知或时变系统的在线解耦控制。但是其本质要求为在线辨识对象模型，所以算法复杂，计算量大，实际工业过程的动态特性往往比所建模型复杂得多，因此其应用范围受到了一定限制。

(3) 智能解耦方法：智能解耦控制主要是指神经网络解耦控制、模糊解耦控制。其中神经网络由于可以任意精度逼近任意函数，并具有自学习功能，主要用于时变、非线性、特性未知的对象。但神经网络存在实现复杂、针对性太强的缺陷，限制了神经网络解耦控制的有效应用和推广。

发明内容

本发明要解决的问题是常规控制系统控制效果不好，甚至无法投入自动运行，为此设计了一种通过基础级的PLC控制器实现对底层各回路的解耦控制，处理复杂冶金工业过程的多变量、强耦合等特性的模糊前馈解耦控制系统。

本发明的技术方案是：一种基于相邻回路偏差的模糊前馈解耦控制系统，它包括基本控制器和接收基本控制器的输出信号u_i的被控设备，在基本控制器和被控设备之间设有对被控设备输出信号β_i的模糊前馈解耦控制器。

上述模糊前馈解耦控制器有输入量D_i和D_i-1，基本控制器有能自适应的进行动态调整的设定输入量P_i，u_i和β_i合成为U_i输入被控设备，经过被控设备处理输出P_i(t)，D_i和D_i-1的数学表达式如下：

D_i=（P_i+1-P_i）-（P_i+1(t)- P_i(t)） =（P_i+1- P_i+1(t)）-（P_i - P_i(t)）= e_i+1- e_i；