基于雙軌跡法的大時(shí)滯系統(tǒng)穩(wěn)定性分析及仿真研究.pdf

1、大型復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程由于生產(chǎn)設(shè)備分布地域廣，工藝流程長(zhǎng)，物料質(zhì)量及能量在管道或容器內(nèi)的傳輸以及物理化學(xué)反應(yīng)及能量交換都需要一定的時(shí)間，過(guò)程狀態(tài)和工藝指標(biāo)檢測(cè)儀器或裝置的響應(yīng)時(shí)間和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)間等，導(dǎo)致系統(tǒng)存在很大的純滯后特性。在工程應(yīng)用中，通常采用PID控制器構(gòu)成閉環(huán)控制。當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程條件如原料性質(zhì)、環(huán)境條件等發(fā)生變化，工藝過(guò)程的被控對(duì)象模型參數(shù)也會(huì)隨之變化，使得整定好的控制器參數(shù)不能適應(yīng)變化了的生產(chǎn)條件，導(dǎo)致控制效果變差，甚至引起系統(tǒng)的

2、不穩(wěn)定。
　　 本論文研究了當(dāng)控制器參數(shù)給定時(shí)，大時(shí)滯系統(tǒng)的控制對(duì)象參數(shù)穩(wěn)定域。首先，從不平衡能量過(guò)度耗散和積聚的視角，深入分析大時(shí)滯系統(tǒng)的特性，采用多元時(shí)間序列與時(shí)標(biāo)標(biāo)示相結(jié)合的方法，分析閉環(huán)控制系統(tǒng)反饋信息錯(cuò)位演化過(guò)程，并揭示大時(shí)滯閉環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩的機(jī)理。其次，假設(shè)控制器參數(shù)給定，基于Pontryagin雙軌跡法，推導(dǎo)出一階慣性加純滯后環(huán)節(jié)的控制對(duì)象能保持魯棒穩(wěn)定的充分必要條件，進(jìn)而得到滯后時(shí)間τ的穩(wěn)定域;然后將D-分割法推

3、廣至?xí)r滯系統(tǒng)，在k-T二維平面內(nèi)獲得閉環(huán)控制系統(tǒng)穩(wěn)定域，分析穩(wěn)態(tài)增益k、時(shí)間常數(shù)T與滯后時(shí)間τ對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。并利用這兩種穩(wěn)定性分析方法，得到在一定穩(wěn)定裕度的條件下的對(duì)象參數(shù)穩(wěn)定域。最后，利用MATLAB的圖形用戶界面(GUI)環(huán)境搭建了時(shí)滯系統(tǒng)仿真平臺(tái)。實(shí)現(xiàn)了GUI對(duì)Simulink的參數(shù)的直接修改和輸出圖形的實(shí)時(shí)調(diào)用，在該仿真平臺(tái)上，通過(guò)設(shè)置不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)得到輸出曲線，直觀地分析系統(tǒng)為穩(wěn)定或是振蕩。從中得到滿足給定的穩(wěn)定裕