8 关联分析与解耦控制讲解
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8_关联分析与解耦控制第八章关联分析与解耦控制ncwu8关联分析与解耦控制控制回路间的关联相对增益矩阵减少和消除耦合的方法解耦控制系统设计电力学28关联分析与解耦控制8.1控制回路间的关联控制回路间的耦合单回路控制系统:只有1个被控量和调节量R1多回路控制系统:对多个被控量准确、稳定调节各回路间的耦合Rn一个调节量影响多个被控变量;一个被控变量受多个调节量的影响。
电力学3U1Gc1Gp1Y1YnGcnGpnUn8关联分析与解耦控制温度变送器塔顶温度1GC1xDy1u12GC2r1Qr塔顶回流量进料精馏塔底温度塔y2u2再沸器r2Qs加热蒸汽量xB图8.1精馏塔温度控制方案(两个回路)电力学48关联分析与解耦控制R1Gc1(s)U1Gp11(s)Gp21(s)Gp12(s)Y1R2Y2Gc2(s)U2Gp22(s)图8.2精馏塔温度控制系统方框图电力学58关联分析与解耦控制8.1控制回路间的关联被控对象的典型耦合结构对于具有相同数目的输入量和输出量的控制对象,典型的耦合结构可分为:P规范耦合V规范耦合电力学68关联分析与解耦控制8.1控制回路间的关联P规范耦合n个入(Uj)U1UjUnn 个出(Yi)Y1YiY=PUYn111YpY1p11U1p12U2p1nUnY2p21U1p22U2p2nUnYYYnpn1U1pn2U2pnnUn电力学pinn1p12p1nU1UipijpnnUn78关联分析与解耦控制U1U2Unp11p12p1nY1p21pn1pnnYnp22pn2p2nY2电力学8图8.3P规范耦合对象方框图8关联分析与解耦控制8.1控制回路间的关联V规范耦合n个入(Uj)U1UiUnn个出(Yi)Y1YiYnY1v11(U1v12Y2v1nYn)Y2v22(U2v21Y1v2nYn)Ynvnn(Unvn1Y1vn,n1Yn1)电力学98关联分析与解耦控制U1U2v11v220Y1Y2YnUn0v12v1nvnnv210v2nv31v32vn1vn20v3n图8-4V规范耦合对象方框图电力学108关联分析与解耦控制8.1控制回路间的关联耦合程度分析方法直接法解析法相对增益法求相对增益矩阵的计算方法电力学118关联分析与解耦控制8.1.3耦合程度分析方法直接法借助耦合系统的方框图,直接解析地导出各变量之间的函数关系,从而确定过程中每个被控量相对每个调节量的关联程度。
多输入-多输出系统关联性及解耦控制摘要:在现代化的工业生产中,不断出现一些较复杂的设备或装置,这些设备或装置的本身所要求的被控制参数往往较多,因此,必须设置多个控制回路对这些设备进行控制。
此时控制系统并非简单的单输入-单输出系统,而是较复杂的多输入-多输出系统,由于控制回路的增加,往往会在它们之间造成相互影响,各输入量与个输出量之间存在一定的相互关系 — 关联性(耦合关系)。
系统中每一个控制回路的输入信号对其他回路的输出都会有影响,而每一个回路的输出又会受到其他输入的作用。
要想一个输入只去控制一个输出几乎不可能,这时往往使系统难于控制、性能很差。
关键词:系统关联性;解耦;控制;0 引 言 本主要考虑解耦的方法来消除这种影响,所谓解耦控制,就是采用某种结构,寻找合适的控制规律来消除系统中各控制回路之间的相互耦合关系,使每一个输入只控制相应的一个输出,每一个输出又只受到一个控制的作用。
1 系统的关联1.1系统关联及影响所谓系统关联就是系统之间彼此相互影响。
日常生活中就有不少关联的例子。
例如,在同一条水管上安装若干自来水龙头,当别人开大或开小所用的水龙头时,你所用的水龙头的水流量也会随之发生变化。
这就是系统关联。
实际实际生产过程控制中经常会碰到系统间相互关联的问题,要进行认真的分析和慎重的处理。
如果其关联性比较密切,相互影响比较大而又处理不当,这不仅会影响控制质量,可能还会是系统无法运行,甚至会导致安全事故,应此必须给予足够的的重视。
1.2分析系统关联的方法对于如何判别系统间的关联,下面介绍一种利用相对增益来判断系统间关联的方法。
如果生产设备上同时存在n 个控制系统,那么就有n 个被控变量和n 个控制变量,习惯上成为n ×n 个多变量系统。
用y 表示被控变量,用u 表示控制变量。
控制变量u 的改变对被控变量y 的影响,可以用通道的增益(及静态放大倍数)来描述。
第j个控制变量的改变对第i个被控变量的影响(即该通道的增益),用来表示。
解耦控制的名词解释解耦控制是计算机科学中一个重要概念,被广泛应用于软件设计及程序开发中。
解耦控制的含义是将单一的程序模块或对象之间的依赖性降至最低限度,从而提高软件的灵活性、可重用性和可维护性。
本文将从以下几个方面对解耦控制的定义、原则及应用进行简要解释。
一、解耦控制的定义解耦控制是一种软件设计方法,旨在降低程序模块或对象之间的相互依赖性,从而提高可维护性、可扩展性和可重用性。
通过解除模块间的强关联关系,使各模块之间的独立性增加,也便于实现模块的替换和改写。
二、解耦控制的原则1.高内聚、低耦合原则高内聚指的是一个模块或对象内部的操作之间高度相关,而与其他模块或对象的关系较少;低耦合是指各个模块或对象之间的依赖关系较少,相对独立。
这两项原则是解耦控制的核心观念,是实现代码可维护性和可扩展性的必备条件。
2.接口分离原则该原则指在设计类或对象的接口时应尽量避免出现过于复杂的接口。
应该根据调用方的需要,将类或对象的接口分成多个小的接口,以便实现多个功能之间的解耦。
3.依赖倒置原则该原则指依赖于抽象,而不是具体的实现。
在软件设计中,应该从抽象层面出发,尽量避免直接依赖于具体的实现。
三、解耦控制的应用在软件设计中,采用解耦控制的方法可以实现更好的模块化设计,促进模块化的开发和重用。
1.模块化设计通过在系统架构上采用模块化的设计思路,可以将系统中的功能模块分解为相对独立的模块。
这样可以使模块之间的耦合度降低,便于模块的调整、维护和替换。
2.代码复用通过将一些独立的功能实现为软件库或者模块,可以提高代码复用率,节省重复的开发时间。
同时,采用解耦控制的方法,也可以使复用的代码与原有的代码相对独立,从而更好地实现复用代码的维护和升级。
总之,解耦控制是一种非常重要的软件设计原则,具有实际的应用意义。
采用解耦控制的方法可以使软件更加健壮、易于维护,同时也有助于提高代码的重用率和程序的可扩展性。