[发明专利]工业多变量时滞过程的两自由度解耦Smith预估控制系统

摘要

一种具多时滞的工业多变量过程的两自由度解耦Smith预估控制系统，由n维设定点跟踪控制器、n维扰动估计器，被控过程辨识模块和两个多路信号混合器组成，其中n是被控多变量过程的维数。通过在过程输入和输出之间设置内部控制回路并添加扰动估计器，混入过程的负载干扰信号被有效抑制，从而可获得平稳的过程输出。系统给定值响应由设定点跟踪控制器以开环控制方式调节，从而使控制系统的给定值响应和过程负载干扰响应能够分别独立地调节。同时，还能够有效补偿系统时滞对系统性能的影响。本发明的控制系统能够实现标称系统各路输出响应之间的显著解耦，并保持良好的鲁棒稳定性，可以在较大范围内适应实际被控过程的建模误差以及过程参数摄动。

主权项

1、一种工业多变量时滞过程的两自由度解耦Smith预估控制系统，包括：n维设定点跟踪控制器、n维扰动估计器，被控过程辨识模块和两个多路信号混合器，其特征在于：其中n是被控多变量过程的维数，第一个多路信号混合器设置在被控过程的n维输入端处，它有一组n维正极性输入端，一组n维负极性输入端和一组n维输出端，它的一组正极性输入端连接设定点跟踪控制器的n维输出信号，它的一组负极性输入端连接扰动估计器的n维输出信号，另一组输出端连接被控过程的n维输入端；第二个多路信号混合器设置在被控过程的n维输出端处，它有一组n维正极性输入端，一组n维负极性输入端和一组n维输出端，它的一组正极性输入端连接被控过程的n维输出测量信号，它的一组负极性输入端连接被控过程辨识模块的n维输出端，另一组输出端连接扰动估计器矩阵的n维输入端，设定点跟踪控制器的输出信号分成两路，一路送给第一个多路信号混合器的正极性输入端，另一路送入被控过程辨识模块的输入端；设定点跟踪控制器对系统给定值输入信号进行处理和运算，提供被控过程工作所需要的n维输入能量，从而使被控过程的n维输出达到各路给定值的要求，扰动估计器对检测到的被控过程的各路输出偏差信号进行处理和运算，从而调节被控过程的n维输入量大小，达到消除系统输出偏差以及抑制负载干扰信号的目的，多路信号混合器将两组n维输入信号按照输入通道顺序混合为一组n维输出信号。