多模型切换解耦控制器设计用于非最小相位系统

"一类非最小相位系统的多变量多模型解耦控制器 (2003年)，王昕、岳恤、柴天佑 - 东北大学自动化研究中心" 这篇论文主要研究了针对非最小相位系统的多变量控制问题。非最小相位系统是指其传递函数在右半平面有零点的系统，这会导致系统的稳定性问题和性能下降，特别是影响暂态响应。作者提出了一种基于多模型切换的多变量直接自适应控制器，旨在解决系统暂态响应的不一致性和提高控制性能。 该控制器的独特之处在于它结合了多个参数已知的固定模型和两个自适应模型。这些固定参数控制器模型是通过系统参数模型直接映射得到的，它们与自适应模型一起形成一个覆盖控制器参数模型集合的完整区域，即所谓的“邻域覆盖”。这一设计策略使得控制器能够适应系统参数的变化，并且能够在不同的操作条件下有效地工作。 论文中提到的关键技术包括： 1. **多模型切换**：通过在不同模型间进行智能切换，可以根据系统状态和性能需求选择最佳模型，从而优化控制效果。 2. **加权多项式矩阵**：选择合适的加权多项式矩阵可以消除稳态误差，这是实现静态解耦控制的关键。静态解耦意味着控制输入和输出之间的非线性关系被线性化，使得每个子系统的控制独立，提高整个系统的控制精度。 3. **直接自适应算法**：这种算法允许控制器根据系统运行时的实时信息自动调整其参数，以适应非最小相位系统的动态特性，改善暂态响应。 4. **解耦控制**：通过控制器的设计，能够使得系统在各个输入输出之间实现解耦，即使得每个输出仅受单个输入的影响，减少相互干扰，提高系统的可控性和稳定性。 论文的分析证明了这种控制器的全局收敛性，即无论初始条件如何，控制器参数都能够收敛到最优值。仿真结果显示，对于非最小相位系统，采用该控制器后，系统的暂态响应得到了显著改善。 这项工作为非最小相位系统的控制提供了一种创新方法，通过结合多模型理论和自适应控制，实现了对复杂系统更高效、更精确的控制，对于工业过程控制和自动化领域具有重要的理论与实践意义。