分数阶Smith预估控制：多变量时滞非方系统的解决方案

"针对多变量时滞非方系统的控制挑战，本文提出了一种创新的控制策略——基于反向解耦的分数阶Smith预估控制。首先，该方法扩展了反向解耦技术，将其应用到m × n维的非方系统中。在这一过程中，文章详细阐述了如何设计非方解耦矩阵，并且为了确保解耦矩阵的稳定正则性，给出了实现该矩阵的必要条件。当这些条件无法满足时，文中还提出了补偿策略，以确保解耦的有效性。 接下来，针对解耦后的各个单回路子系统，设计了分数阶Smith预估控制器。分数阶控制理论引入，旨在克服时滞对系统性能的不利影响。由于内模控制与Smith预估控制在结构上的等价性，这种方法简化了控制器的设计过程。此外，基于最大灵敏度原则，论文提供了一种控制器参数的解析整定方法，这使得参数调整更为简便，有助于优化系统性能。 在实际应用中，该方法通过典型的Shell标准控制问题进行了验证。仿真结果充分展示了反向解耦方法在设计上的简易性和可实现性，它能有效地实现系统完全解耦，减少控制器参数的数量，同时提高了整定的便利性。此外，所设计的控制器表现出优秀的跟踪能力，对干扰具有较强的抑制作用，并具备良好的鲁棒性。 这项工作为多变量时滞非方系统的控制提供了一个新的视角，分数阶Smith预估控制结合反向解耦技术，不仅提升了系统的控制性能，也降低了设计复杂性，对于实际工程应用具有重要的理论价值和实践意义。" "该研究提出了一种基于反向解耦的分数阶Smith预估控制策略，用于解决多变量时滞非方系统的控制问题。通过扩展反向解耦技术，设计了非方解耦矩阵，并在条件不满足时提供了补偿方案。接着，利用分数阶Smith预估控制器处理解耦后的单回路系统，结合内模控制理论简化设计并基于最大灵敏度优化控制器参数。仿真结果显示，该方法具有良好的控制效果，包括系统完全解耦、参数整定便捷以及强抗干扰和鲁棒性。"