随着现代控制理论的发展,高级控制方法在多变量控制系统中的应用已经有了一些成果,例如解藕、极点配置、INA(逆奈氏阵列)方法、模型预估控制、模糊控制、内模控制等,下面简单地介绍一些典型的算法。
解藕方法通过在控制器中附加补偿网络,从而解除系统中各输人和输出之间的藕合关系、使多人多出系统成为多个SISO(单人单出)系统。通常的设计方法为:首先计算各通道之间的相对增益,以确定过程中每个被控量相对每个调节量的响应特性,确定过程的关联程度和类型以及对回路控制性能的影响,并以此为依据去构成控制系统。解藕设计方法中偿阵严重地依赖于被控对象的数学模型,而被控过程通常是非线性和时变的,因此一个线性的、定常的解藕补偿网络在被控过程发生工作点变化时,由于不具有适应性、很难保证控制品质,甚至导致系统的不稳定。此外。由于被控过程往往具有纯迟延或单位圆外的零点,因此完全解藕的补偿阵网络存在着可实现性问题。在工程实践中,完全解藕常被弃之不用,代之以解藕的简化,而产生部分解藕或静态解藕。这实际上是以牺牲系统的动态性能来保证系统的稳态的解藕性能,由于静态解藕同样涉及到静态增益匹配、调整的问题,同样涉及到增益的适应性问题、因此系统的鲁棒性能难以得到保证。
INA方法实际上是一种近似解搁方法,它的基本出发点是如何度量近似解藕的程度,以及近似解藕到何种程度才能用5IS0方法得到稳定的符合要求的闭环系统,它的关键是设计合适的前置补偿阵以获得对角优势,而且这种补偿器同样应该是稳定的,可实现的。这种方法的系统鲁棒性能是通过一定范围的增益与相位的稳定裕度来体现的、这种鲁棒性能实际上只是体现了小范围变动工况下的性能。在系统分析设计过程中,无法考虑不确定干扰、系统非线性等因素对控制系统的影响。此外系统设计的过程复杂、物理意义不明显,并且需要许多非理论的设计技巧和经验: