MIMO系统分散控制策略：转换为SISO系统的实践

"MIMO系统的分散控制研究 (1999年) - 华侨大学学报(自然科学版) - 王启志, 王晓霞 - DCS, MIMO系统, SISO系统, 解耦控制, 分散控制" 这篇1999年的论文主要探讨了多输入多输出（MIMO）系统的分散控制策略，以提高集散控制系统（DCS）的功能利用效率。MIMO系统在工业生产过程中扮演着重要角色，但其潜力尚未得到充分挖掘。论文的核心思想是通过解耦技术将复杂的MIMO系统转化为多个单一输入单一输出（SISO）系统，从而简化控制并增强系统的稳定性。 作者提出了基于耦合度概念的控制策略，即分离具有最大耦合度的控制支路，以此降低整个MIMO系统的耦合程度。这一方法允许将一个n×n的MIMO系统有效地分散为n个独立的SISO系统。通过仿真试验，这种方法展现出了良好的控制效果，证明了其在实际应用中的可行性。 论文指出，集散系统的设计初衷是集中控制与分散风险。当系统规模庞大时，将其分解为相互联系的子系统可以在局部故障发生时保证系统的整体运行。因此，研究如何将MIMO系统转换为更简单的SISO系统或低维MIMO系统对于提升集散系统功能至关重要。 论文展示了MIMO系统分散成SISO系统的一种结构形式，并描述了一个n×n的MIMO系统经过多层优化和自适应局部解耦的过程，最终形成n个独立的SISO系统。这些SISO系统可以进一步通过整体优化决策进行控制，例如设定点控制（SPC），并根据在线优化的控制器参数进行自适应调整，实现全面的分散控制决策。 此外，论文还讨论了如何确定具有最大耦合度的支路进行分离。通过传递函数矩阵方程来表示MIMO系统，提出了一种方法来识别和处理这些关键的耦合支路，以实现更有效的解耦控制。 这篇论文为MIMO系统的分散控制提供了一种创新方法，对于理解和改进工业过程控制中的复杂系统有着重要的理论与实践价值。其研究成果可能对后续的DCS设计和优化产生积极影响。