[工作范文]33 解耦控制系统.ppt

3.3 解耦控制系统（二十） 3.3.1 关联系统解耦条件 一. 关联系统 塔顶回流量影响塔顶温度，也 影响塔底温度。 塔底蒸发量影响塔底温度，也 影响塔顶温度。 两个控制回路互相影响。 当一个系统中存在两个以上互相影响的控制回路时，称这样的系统为关联系统。 二. 相对增益及其性质 ㈠ 相对增益定义 令 u j 变化时， y r 必变，保持 y r 不变的方法：调整 u r ，使yr不变，因此，第二放大系数相当于其它输入变化时， y i 对 u j 的放大系数。 实验法举例： 求第一放大倍数： 改变 ，保持 ， 不变，测得 ， ， 。 改变 ，保持 ， 不变，测得 ， ， 。 改变 ，保持 ， 不变，测得 ， ， 。 求第二放大倍数： 改变 ，调节 ， ，使得 ， 不变。 改变 ，调节 ， ，使得 ， 不变。 改变 ，调节 ， ，使得 ， 不变。 关联矩阵： ㈢ 相对增益的性质 任意一行或一列的元素的和为1。 意义： ⑴ 减少计算量。 ⑵ 分析通道间耦合情况。 证明： 基本习惯：用对角线元素作为控制通道配对，即用第 i 个输入控制第 i 个输出。 根据相对增益的性质和意义，可以得出如下结论： ⑴ Λ矩阵的对角元为1，其它元为0，则控制通道间没有耦合，每个通道都可构成单回路控制。 ⑵ Λ矩阵的非对角元为1，其它元为0，则控制通道配对错误，应重新配对，得到无耦合控制通道。 ⑶ Λ矩阵的元都在[0，1]区间内，表示控制通道间存在耦合，越接近1，表示第 i 个输入与第 j 个输出构成的控制通道受耦合的影响越小，构成单回路控制的效果受其它回路的影响越小。 ⑷ Λ矩阵的某行或某列的元都非常接近，表示控制通道间耦合最强，要设计单回路控制，必须采取解耦措施。 ⑸ Λ矩阵的某元大于1，则同行或同列必有小于0的元，表示控制通道间存在不稳定耦合，在设计单回路控制时，应重新配对，尽量避免出现这种情况，无法避免时，必须采取镇定措施。 看一个例子。 例3－3 如图所示过程，两管道和阀门特性完全相同，求相对增益矩阵，分析控制通道间的耦合情况。 看一个例子。 三. 关联系统解耦条件 ⒈ 系统描述 系统传递矩阵 ⒉ 关联系统解耦条件 若闭环传递矩阵是对角阵，各回路之间没有耦合。 开环传递函数矩阵必须是对角阵。 关联系统解耦条件：广义对象传递函数矩阵是对角阵。 解耦思路：串联一个解耦矩阵，使得补偿后广义对象传递矩阵 为对角阵。 3.3.2 解耦方案 一. 理想解耦 ⒈ 解耦后广义对象主对角元素为原广义对象主对角元素 ⒉ 解耦后广义对象单位阵 ⒊ 解耦后广义对象主对角元素为某种特定形式 目的：简化解耦矩阵；改善调节通道特性。 例如： 二. 简化解耦 令解耦矩阵的若干个元素为1，这些元素不能同时处于同一控制器的输出端。 例如对2×2系统，可设 3.3.3 解耦控制应用实例 * T1C T2C 将全部输入输出间的相对增益求出，得到相对增益矩阵 相对增益反应了通道间耦合程度。 也反映了 与 之间构成控制回路的可行性。 ㈡ 相对增益求法 ⒈ 实验法 实验法求得的是近似值，第二放大系数难求，因为调整其它很多 输入，保持其它输出不变，很难调整。 ⒉ 解析法 调节阀具有线性液阻。 PT PC FT FC 求第二放大系数时，由于两个输入都在变化，必须消去一个。 ⒊ 间接法 求第二放大系数，很麻烦，考虑用第一放大系数，间接求取相对增益。输入输出间有线性关系时，静态的输入输出关系为 例如： 复习有关伴随矩阵定义和行列式展开定理。 F2T F2C F1T F1C T1C T2C *