改进滤波器在非方时滞系统解耦控制中的应用

"这篇论文是关于非方时滞系统的解耦控制方法的研究，由牛亚旭、贾布衣等作者提出。他们运用奇异值分解理论对系统进行解耦，并结合Smith预估结构与内模控制原理设计了一种改进的集中式PI控制器。通过设计改进的反馈滤波器，增强了系统对外部输入输出干扰的抑制能力。该方法在仿真实例中得到了验证，证明其有效性。关键词包括非方系统、Smith结构、静态解耦、奇异值分解和内模控制。" 基于上述摘要，以下是详细的解释和相关知识点： 1. **非方系统**: 非方系统是指系统矩阵的秩不等于其行数或列数的系统，这通常发生在多变量控制系统中，系统的输入和输出不是一一对应的，存在内部耦合，导致控制复杂。 2. **时滞系统**: 在实际工程中，系统响应往往受到输入信号或状态信号延迟的影响，这种现象被称为时滞。时滞会引入不稳定因素，对控制性能产生负面影响。 3. **奇异值分解(SVD)**: 奇异值分解是一种线性代数方法，用于将矩阵分解为三个矩阵的乘积。在控制理论中，SVD可以用来分析系统的结构，进行解耦和降维处理。 4. **解耦控制**: 解耦控制旨在消除多变量系统中的内部耦合，使得每个子系统可以独立地被控制，简化了控制设计和分析的复杂性。 5. **Smith预估结构**: Smith预估器是一种预测控制策略，它利用过程模型来预测未来状态，以补偿由于延迟和动态响应慢带来的影响，从而提高系统的控制性能。 6. **内模控制(IMC)**: 内模控制基于对系统动态模型的内在理解，通过设计控制器来模拟系统的一部分行为，有效地抑制干扰和跟踪参考信号。 7. **集中式PI控制器**: PI控制器是一种常见的比例积分控制器，可以同时调整比例和积分作用来改善系统性能。集中式控制器意味着所有控制决策在一个中心位置进行。 8. **改进的反馈滤波器**: 这种滤波器的目的是增强系统对输入和输出干扰的抑制能力。通过对系统中的慢动态极点进行设计，可以优化滤波器性能，更快地响应扰动。 通过上述方法，论文提出的方法能够在非方时滞系统中有效地减弱内部耦合和外部扰动的影响，提高了系统的稳定性和控制精度。仿真结果验证了这种方法的可行性，为实际工程应用提供了理论支持。