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内模原理专业术语是什么 内模原理是什么意思

内模原理,把外部作用信号的动力学模型植入控制器来构成高精度反馈控制系统的一种设计原理。

定义

内模原理(IMP)指的是,想要实现对R(s)的无差跟踪,系统的反馈回路中需要包含一个与外部输入R(s)相同的动力学模型。通常是在系统中植入一个外部输入及扰动信号的不稳定   模型。

对于线性系统,内模原理是解决这一问题的强有力的工具。在最近10年,非线性系统的输出调节问题及内模原理成为国际非线性控制研究的前沿课题。

内容

内模原理

内模原理:pi控制器大家都知道是可以实现阶跃信号的跟踪的,其根本原因在于pi控制器内含有一个阶跃信号的内模(阶跃信号的laplace变换为1/s),但是对于正弦信号的跟踪(cos(x)的laplace变换为s/(s^2+w^2))却难以实现,尤其是正弦信号频率较高的时候,这个时候我们就需要在控制器内加入与正弦信号一致的内模,PI控制器变为PR控制器,其laplace变换为kp + ki*s/(s^2+w^2),这样就可以实现正弦信号的跟踪。

功能

这个原理指出,任何一个能良好地抵消外部扰动或跟踪参考输入信号的反馈控制系统,其反馈回路必须包含一个与外部输入信号相同的动力学模型。这个内部模型称为   内模。早在1958年D.J.M.史密斯在研究非线性预测控制器的设计中就提到了内模的概念。此后C.R.凯莱和 J.von诺伊曼都曾论及这个概念,诺伊曼还把它与可靠性理论中的备份思想联系起来。

70年代中期W.M.旺纳姆对线性定常系统给出了内模原理的严谨的数学描述,从而建立了内模原理。随后它被推广到非线性系统,又取得了一些进展。内模原理的建立,为完全消除外部扰动对控制系统运动的影响,并使系统实现对任意形式参考输入信号的无稳态误差的跟踪,提供了理论依据。

从而,在高精度的反馈控制系统的设计中澄清了某些模糊观念。内模原理已在线性定常系统和随动系统(见伺服系统)的综合设计中得到有效的应用。

内模原理与波形控制

内模原理指出:若要求一个反馈控制系统具有良好的跟踪指令以及抵消扰动影响的能力,并且这种对误差的调节过程结构是稳定的,则在反馈控制环路内部必须包含一个描述外部输入信号指令信号和扰动信号动力学特性的数学模型,该数学模型就是所谓的“内模”。

结论

内模原理

基于内模原理,在旋转dq坐标系下构造出三相逆变电源扰动的内模,理论上可以实现扰动的抑制。将内模原理应用到火箭炮交流伺服系统的位置控制中,解决了前馈-输出反馈控制策略的局限性。内模原理也是一种基于不变流形的前馈控制策略。在标称内模原理的基础上,设计了一种基于跟踪误差和内模原理状态变量的自适应律。

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