内模控制失配问题及解决方案

"IMC模型失配及其解决方法 (1997年)" 内模控制（IMC）是一种先进的控制策略，它依赖于内部模型来跟踪和控制系统的动态行为。当内模型与实际对象模型存在失配时，控制性能可能会显著下降，甚至可能导致系统的不稳定。论文指出，这种失配可能由于模型辨识的不准确性或实时跟踪延迟引起。作者王晓霞和王永初探讨了这一问题，并提出了一种解决方案。 他们通过摄动模型和稳定性分析揭示了模型失配可能导致的危险控制状态。摄动模型用于模拟系统中的不确定性，而稳定性分析则用于评估系统在这些不确定性下的行为。当内模型和对象模型不匹配时，系统的鲁棒性（即对干扰和不确定性抵抗的能力）会降低。 为了解决这个问题，作者提出了使用扩充控制器D(s)替代传统的内模控制器。这种扩充控制器的设计旨在增强系统的鲁棒性，即使在模型失配的情况下，也能保持控制性能。通过这样的方法，可以缓解模型失配对系统稳定性的影响，尤其是在模型辨识尚未完成或模型更新不及时的阶段。 论文进一步讨论了如何减少模型跟踪失配时间，这是通过快速和实时的对象模型辨识来实现的。此外，对于失配期间的影响，作者的对策是设计控制器以适应并减轻失配带来的负面影响。 Smith滞后预估控制系统被用作内模控制的一个例子，说明了模型参数辨识不准确可能引发的问题。Smith预估控制在模型失配时可能出现性能下降或系统不稳定，这进一步强调了解决模型失配问题的重要性。 该论文为IMC系统的模型失配问题提供了一个理论分析和实际解决方案，对于理解和改进基于内模控制的系统的性能具有重要意义。通过采用扩充控制器和优化辨识策略，可以提高控制系统的鲁棒性和整体稳定性，这对于工业自动化、航空航天、过程控制等领域具有广泛的应用价值。