控制系統性能評估中干擾通道模型的選擇
金曉明,周 超
浙江大學智能系統與控制研究所,浙江杭州
摘 要:控制系統性能評估是過程控制領域的研究熱點,理論研究得到了極大重視,在工業上也得到了一定的應用。性能評估的理論依據較小方差控制律屬于隨機系統較優控制范疇,與傳統的控制理論中控制系統通常作為確定性系統來研究存在差異。Eriksson等人曾注意到在某些條件下,基于較小方差控制的性能評估結果可能存在問題。簡略介紹了單回路反饋控制中的較小方差控制實現,以及ARMA和FCOR兩種性能指標估計算法,并在Eriksson等人工作的基礎上,針對典型的一階/二階加純滯后過程以及積分加純滯后過程進行仿真實驗,對比控制系統的設定值跟蹤性能,研究了干擾通道模型的不同對性能評估結果的影響,較后指出在應用性能評估方法時需根據干擾信號注意樣本序列的選取。
1 引 言
在經典控制理論中,控制系統通常作為確定性對象來研究,相應地控制系統的性能通過設定值跟蹤、抗階躍干擾等確定性性能來表征。設定值跟蹤性能的典型指標包括回復時間、超調量、平方誤差積分ISE、絕對誤差積分IAE等[1]。魯棒性能也是控制器設計的重要目標,以求控制系統在發生模型失配時,依然保持穩定和良好的控制品質[2]。確定性性能與魯棒性能由于其特點,一般用于控制器的設計與整定,很難用于控制系統性能的在線監測與評估。1989年,Harris提出一種基于較小方差控制的性能指標和評估方法,適合控制系統性能的在線監測,奠定了控制系統性能評估理論的基礎[34]。Harris利用的較小方差控制屬于隨機系統較優控制范疇[56],而傳統的控制理論中控制系統通常作為確定性系統來研究,因此下面這個問題一直受到學者的關注:采用Harris的方法得到的性能評估結果是否能完全表征控制系統的性能?Eriksson等人曾注意到ARMA型干擾下,性能評估結果表明Dahlin控制器的性能甚至低于純比例控制器[7]。本文以典型的工業過程為研究對象,結合仿真實驗來研究上述問題。
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