一类不稳定时滞对象的两自由度控制器设计

朱景秀，张 伟，王亚刚

(上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093)

在实际生活中，不稳定系统和积分系统的调节技术要比稳定系统复杂和困难得多，在加上时延后，研究难度更高。近几年，为了稳定时滞不稳定系统，研究人员将重点放在了PID(Proportional-Integral-Derivative)控制器的设计上[1-9]。文献[1]针对一类二阶不稳定系统，提出了一种改进史密斯预测器的设计方案。该方案基于直接综合法将设定值追踪控制器和扰动控制器分别设计为PID形式和带超前滞后滤波器的PID形式，并且加入设定值加权来减小超调。文献[2]提出了一种直接综合法来设计积分系统的PID控制器参数，其整定方法基于特征方程与期望方程的比较。文献[3]提出了一种并行控制结构(Parallel Cascade Control Structure，PCCS)，该结构特点是将设定值追踪响应和抑制扰动响应解耦，可以更加灵活地提高系统性能。一阶不稳定系统的稳定方法如下：文献[4]提出双倍两自由度(Two Degree of Freedom，2DOF)的内模控制(Internal Model Control，IMC)结构，该结构实现了系统性能的提高。但是其控制器的数目众多，参数设计复杂并且未能给出系统的调参规则。文献[5]将直接综合法和帕德(Pade)近似法相结合来分析调优规则的表达式，该设计方法简单，但是系统响应的超调量大。文献[6～7]均提出两自由度结构的改进方案，控制器的设计方案都是先处理不稳定过程，再分别设计设定值追踪控制器和扰动控制器。文献[8]针对一阶不稳定系统提出一种两自由度解析方案。文献[9]提出一种对PID控制器进行参数优化的改进算法。……