过程控制系统解耦控制系统.pptVIP

图8.14二输入二输出解耦系统解耦器N（S）若是对角阵，则可实现完全解耦3.解耦控制系统设计*第29页，共52页，星期日，2025年，2月5日解耦控制设计的主要任务是解除控制回路或系统变量之间的耦合。解耦设计可分为完全解耦和部分解耦。完全解耦的要求是，在实现解耦之后，不仅调节量与被控量之间以一对一对应，而且干扰与被控量之间同样产生一一对应。3.解耦控制系统设计*第30页，共52页，星期日，2025年，2月5日图8.15带前馈补偿器的全解耦系统一前馈补偿解耦法要实现对Uc1与Y2间的解耦3.解耦控制系统设计*第31页，共52页，星期日，2025年，2月5日如果要实现对Uc1与Y2、Uc2与Y1之间的解耦，根据前馈补偿原理可得，（8.31）（8.32）3.解耦控制系统设计*第32页，共52页，星期日，2025年，2月5日因此，前馈补偿解耦器的传递函数为（8.33）（8.34）3.解耦控制系统设计*第33页，共52页，星期日，2025年，2月5日这种方法与前馈控制设计所论述的方法一样，补偿器对过程特性的依赖性较大。此外，当输入-输出变量较多时，则不宜采用此方法。3.解耦控制系统设计*第34页，共52页，星期日，2025年，2月5日二对角阵解耦法对角阵解耦设计是一种常见的解耦方法。它要求被控对象特性矩阵与解耦环节矩阵的乘积等于对角阵。3.解耦控制系统设计*第35页，共52页，星期日，2025年，2月5日图8.18双变量解耦系统方框图

3.解耦控制系统设计*第36页，共52页，星期日，2025年，2月5日根据对角阵解耦设计要求，即

（8.49）因此，被控对象的输出与输入变量之间应满足如下矩阵方程：（8.50）3.解耦控制系统设计*第37页，共52页，星期日，2025年，2月5日est第1页，共52页，星期日，2025年，2月5日学习内容1耦合过程及其要解决的问题2相对增益与相对增益矩阵3解耦控制系统的设计解耦控制*第2页，共52页，星期日，2025年，2月5日1.耦合过程及其要解决的问题在一个生产装置中，往往需要设置若干个控制回路，来稳定各个被控变量。在这种情况下，几个回路之间，就可能相互关联，相互耦合，相互影响，构成多输入-多输出的相关（耦合）控制系统。*第3页，共52页，星期日，2025年，2月5日通常认为，在一个多变量被控过程中，如果每一个被控变量只受一个控制变量的影响，则称为无耦合过程，其分析和设计方法与单变量过程控制系统完全一样。存在耦合的多变量过程控制系统的分析与设计中需要解决的主要问题：1.如何判断多变量过程的耦合程度？2.如何最大限度地减少耦合程度？3.在什么情况下必须进行解耦设计，如何设计？1.耦合过程及其要解决的问题*第4页，共52页，星期日，2025年，2月5日令某一通道在其它系统均为开环时的放大系数与该一通道在其它系统均为闭环时的放大系数之比为λij，称为相对增益;相对增益λij是Uj相对于过程中其他调节量对该被控量Yi而言的增益（Uj→Yi）；λij定义为2.相对增益与相对增益矩阵pij第一放大系数（开环增益）qij第二放大系数（闭环增益）*第5页，共52页，星期日，2025年，2月5日第一放大系数pij（开环增益）指耦合系统中，除Uj到Yi通道外，其它通道全部断开时所得到的Uj到Yi通道的静态增益;即，调节量Uj改变了?Uj所得到的Yi的变化量?Yi与?Uj之比，其它调节量Uk（k≠j）均不变。pij可表示为：Uj→Yi的增益（仅Uj→Yi通道投运，其他通道不投运）2.相对增益与相对增益矩阵*第6页，共52页，星期日，2025年，2月5日第二放大系数qij（闭环增益）指除所观察的Uj到Yi通道之外，其它通道均闭合且保持Yk（k≠j）不变时，Uj到Yi通道之间的静态增益。即，只改变被控量Yi所得到的变化量?Yi与Uj的变化量?Uj之比。qij可表示为：Uj→Yi的增益（不仅Uj→Yi通道投运，其他通道也投运）2.相对增益与相对增益矩阵*第7页，共52页，星期日，2025年，2月5日相对增益?ij定义为：2.相对增益与相对增益矩阵*第8页，共52页，星期日，2025年，2月5日相对增益矩阵?由相对增益?ij元素构成的矩阵，即yiuj2.相对增益与相对增益矩阵*第9页，共52页，星期日，2025年，2月5日相对增益的计算确定相对增益，关