多变量解耦控制方法

1、本文是国家自然科学基金资助项目“MOEMS 三分量加速度地震检波装置新技术研究”的子课题。
对检波器单个分量检测单元的工作原理、结构设计及关键部件的特性进行了介绍。
分析了三分量加速度地震检波装置在工作过程中,三维振子检测到的信号的动态特性往往表现出非线性、时变性、多变量强耦合等特点。
本文在前人研究成果的基础上,设计了一种多变量系统模糊神经网络解耦的控制方法。
该方法结合了模糊自适应整定 PID控制算法和神经网络解耦算法,用于三分量加速度地震检波装置的三维振子系统的耦合问题中,并对解耦设计方案进行了仿真研究,结果表明该方法稳定,可靠,对整个三分量加速度地震检波装置的研制给予了一定的帮助。
【英文摘要】In order to improve the production of oil, natural gas, the development of mineral exploration technology is heading for 3D high-precision multi-component seismic exploration, looking for the minerals。

2、的被控量之间相互影响的程度可以用相对增益（相对放大系数）来衡量。
求相对增益的方法有实验法、解析法、间接法。
,4. 根据不同情况，解耦可以通过以下方法实现。
突出主要被控参数，忽略次要被控参数，将过程简化为单参数过程；寻求输入输出间的最佳匹配，选择影响程度（因果关系）最强的输入输出，逐对构成各个控制通道，弱化各控制通道之间即变量之间的耦合；设计一个补偿器，与原过程构成广义过程，使其成为对角阵。
,本章内容要点,5. 对有耦合的复杂过程，要设计一个高性能的调节器是困难的，通常先设计一个补偿器，使增广过程的通道之间不再存在耦合，这种设计称为解耦设计。
解耦设计的方法有串联补偿设计、前馈补偿设计。
,6. 工程上通常根据不同情况采取静态解耦、动态解耦、部分解耦等方法。
静态解耦只要求过程变量达到稳态时实现变量间的解耦。
动态解耦则要求不论在过渡过程或稳态时，都能实现变量间的解耦。
部分解耦只对某些影响较大的耦合采取解耦措施，而忽略一些次要的耦合。
,本章内容要点,众所周知，实际的工业过程是一个复杂的变化过程，为了达到指定的生产要求，往往有多个过程参数需要控制，相应地，决定和影响这些参数的原因也不。

3、多输入、多输出系统,一控制量变化,多被控量变化,多个控制回路,互相影响、互相关联、互相耦合,设计系统时，必须注意工艺过程中各个参数间的相关情况,7/13/2019,4,第二节 关联系统分析,1关联系统,厚度控制与张力控制的耦合,7/13/2019,5,厚度张力耦合作用原理,当我们增大2机架压下量 厚度：出口带钢厚度变薄 张力：S1S2、S2S3之间张力减小,当我们增大2机架速度 张力： S1S2增大，S2S3减小 厚度：出口带钢厚度变薄,张力控制,厚度控制,耦合,7/13/2019,6,厚度控制与板形控制的耦合,7/13/2019,7,FB-APFC&AGC双变量耦合控制系统框图,7/13/2019,8,2 关联系统的稳定性分析,控制系统的关联可以通过传递函数矩阵来分析,开环系统的传递函数为,7/13/2019,9,闭环控制系统,闭环系统的传递函数为,7/13/2019,10,闭环控制传递函数,7/13/2019,11,闭环稳定性由闭环特征方程决定,闭环特征方程的根都具有负实部，关联系统稳定。
,7/13/2019,12,在一个多变量过程控制系统中，。

4、期 !+ # 年 1 月 #!湖 南 工 程 学 院 学 报E “ $43 4$ O $ !PB $ #! ;C +#IA8J KL 885 6 457 4 A7 8C A; KN 6 ; 8 M 8 M多变量系统模糊自适应解耦控制方法综述胡 慧，刘国荣 !（湖南工程学院 电气与信息工程系， 湖南 湘潭 !“# ） “摘要：介绍了多种模糊自适应解耦方法， 主要是传统自适应理论与模糊控制的结合以及糊神经网络解耦方法， 并着重介绍了各方法的优点和局限性$ 最后对模糊自适应解耦研究领域的前景进行了展望$ 关键词：% % 系统； 解耦； 模糊控制； 自适应； 神经网络 被控对象的对角优势化， 而非对角化， 是一种近似解 耦法$ 它们的共同点是需要被控对象的精确数学模 型，这就导致了控制系统对参数变化十分敏感， 而实 际生产过程数学模型难以建立， 且有些生产过程参 数具有时变、 非线性特点， 这就限制了经典解耦理论 的应用$ 为了提高解耦控制的鲁棒性， + 世纪 ? 年 自 # # 代起不少学者就开始把具有强鲁棒性的模糊控制应 用于解耦系统中， 并作出了一系列的研究$ 如徐承 B7 。

5、胡 慧，刘国荣 !（湖南工程学院 电气与信息工程系， 湖南 湘潭 !“# ） “摘要：介绍了多种模糊自适应解耦方法， 主要是传统自适应理论与模糊控制的结合以及糊神经网络解耦方法， 并着重介绍了各方法的优点和局限性$ 最后对模糊自适应解耦研究领域的前景进行了展望$ 关键词：% % 系统； 解耦； 模糊控制； 自适应； 神经网络 被控对象的对角优势化， 而非对角化， 是一种近似解 耦法$ 它们的共同点是需要被控对象的精确数学模 型，这就导致了控制系统对参数变化十分敏感， 而实 际生产过程数学模型难以建立， 且有些生产过程参 数具有时变、 非线性特点， 这就限制了经典解耦理论 的应用$ 为了提高解耦控制的鲁棒性， + 世纪 ? 年 自 # # 代起不少学者就开始把具有强鲁棒性的模糊控制应 用于解耦系统中， 并作出了一系列的研究$ 如徐承 B7 AC 通过对多变量模糊控制规则进行子空间分解的解耦 算法等$ 张化光等 3 1 年前模糊解耦理论的研究 对 伟 “ 提出模糊系统的串联解耦， 等人 + 提出“ 模糊自适应解耦理论发展概况模糊自适应解耦理论以传统解耦理论为基础，。

6、刘国荣 !（湖南工程学院 电气与信息工程系， 湖南 湘潭 !“# ） “摘要：介绍了多种模糊自适应解耦方法， 主要是传统自适应理论与模糊控制的结合以及糊神经网络解耦方法， 并着重介绍了各方法的优点和局限性$ 最后对模糊自适应解耦研究领域的前景进行了展望$ 关键词：% % 系统； 解耦； 模糊控制； 自适应； 神经网络 被控对象的对角优势化， 而非对角化， 是一种近似解 耦法$ 它们的共同点是需要被控对象的精确数学模 型， 这就导致了控制系统对参数变化十分敏感， 而实 际生产过程数学模型难以建立， 且有些生产过程参 数具有时变、 非线性特点， 这就限制了经典解耦理论 的应用$ 为了提高解耦控制的鲁棒性， + 世纪 ? 年 自 # # 代起不少学者就开始把具有强鲁棒性的模糊控制应 用于解耦系统中， 并作出了一系列的研究$ 如徐承 B7 AC 通过对多变量模糊控制规则进行子空间分解的解耦 算法等$ 张化光等 3 1 年前模糊解耦理论的研究 对 伟 “ 提出模糊系统的串联解耦， 等人 + 提出“ 模糊自适应解耦理论发展概况模糊自适应解耦理论以传统解耦理论为基础， 更。

7、是通过对一个具有耦合的多输入多输出控制系统，配以适当的补偿器，将耦合程度限制在一定程度或解耦为多个独立的单输入单输出系配以适当的补偿器，将耦合程度限制在一定程度或解耦为多个独立的单输入单输出系统统。
其发展主要以 Morgan于1964年提出的基于精确对消的 全解耦状态空间法全解耦状态空间法及Rosenbrock于20世纪60年代提出的基于对角优势化的 现代频率法现代频率法为代表，但这两种方法都要求被控对象精确建模，在应用上受到一定的限制。
近年来，随着控制理论的发展，多种 解耦控制方法 应运而生，如 特征结构配置解特征结构配置解耦耦、 自校正解耦自校正解耦、 线性二次型解耦线性二次型解耦、 奇异摄动解耦奇异摄动解耦、 自适应解耦自适应解耦、 智能解耦智能解耦、 模糊解模糊解耦耦等等。
解耦控制一直是一个充满活力、富有挑战性的问题。
本文针对解耦方法进行了概述，并分析了其应用现状。
一、解耦控制的现状及问题1.1 传统解耦控制传统解耦方法包括前置补偿法和现代频率法。
前者包括矩阵求逆解耦、不变性解耦和逆向解耦；后者包括时域方法，其核心和基础是对角优势，奈氏(Nyquist)稳定判据是其理论基础，比。