内模控制器设计方法

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内模控制器设计方法

方法1.相消法

首先内模控制器与对象模型中的最小相位部分相抵消，再在内模控制器中添加前馈滤波器，以此来调节系统抗干扰能力、快速响应能力以及系统的鲁棒性。相消法内模控制器的设计结构简单，系统的参数调整简便，而且可以用于连续系统和离散系统；相消法在设计过程中的缺陷是不适于非最小相位系统。改进型相消法来降低上述缺点的影响，设计的具体步骤如下：

步骤1.对象模型分解为两部分

G(s)=Gm(s)G(s)

步骤2内模控制器设计方法

Gmc(s)=G(s)f(s)

方法2预测控制法

内模控制器通过优化二次型加权指标求得，该二次型加权指标中包含优化处理后的输出预测误差和控制量。该方法同典型的预测控制算法的相同之处在于控制器的设计方法类似，且能够实现对非最小相位系统的控制，但内模控制通过加入反馈滤波器对测量误差进行修正达到较好效果，与预测控制算法有所不同。预测控制法缺点是计算繁琐，尤其是时域较大更加明显。

方法3有限拍法

有限拍法在离散系统的内模控制中的应用和扩展，包括有限拍最优控制法和最小拍控制法。有限拍法的基本原理是在有限个釆样周期内，使输出达到设定值。为了能大幅度地降低控制幅度，需要对控制量进行二次优化并且适当延长响应拍数。该方法在设计过程中要求选择恰当的控制拍数，与预测控制法相比其运算量更小，而且非常适合于非最小相位系统，但得到的响应曲线不平滑。

综上，当加入反馈滤波器时，内模控制器只需要考虑响应的快速性与控制强度，抗千扰性和鲁棒性由反馈滤波器进行调节。而当未加入反馈滤波器时，内模控制器需要对抗干扰性、鲁棒性、跟踪性进行调节和权衡，以达到最佳控制效果。

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