植物模型

这个例子中的装置是一个化学反应器系统，由两个混合良好的储罐组成。

反应器是等温的，每个反应器中的反应是A组分的一级反应:

物料平衡应用于系统，以生成系统的动态模型。由于溢流喷嘴的存在，假定储罐液位保持恒定，因此不涉及液位控制。

有关该工厂的详细信息，请参见Thomas E.Marlin的“过程控制：动态性能的设计过程和控制系统”第3章中的示例3.3。

以下微分方程描述了部件平衡：

在稳定状态下，

物料结余如下：

哪里,,是稳态值。

代之，设计规范及反应器参数如下:

两个反应器中产生的稳态浓度为：

哪里

对于本例，设计一个控制器，以保持第二个反应器的反应物出口浓度，在进料浓度存在任何干扰的情况下，．操纵变量是反应物的摩尔流速，F，进入第一个反应堆。

线性植物模型

在这个控制设计问题中，被控对象模型为

扰动模型为

这个化学过程可以用下面的框图来表示:

哪里

根据方框图，得到植物模型和扰动模型如下:

在命令行中创建工厂模型：

G1是控制器评估中使用的真实对象。G2是真实对象的近似值，在IMC结构中用作预测模型。G2=G1这意味着没有模型不匹配。钆是扰动模型。

在控制系统设计中定义IMC结构

开放式控制系统设计器。

选择IMC控制体系结构。在控制系统设计器中，单击编辑架构. 在“编辑体系结构”对话框中，选择“配置5”。

加载系统数据。对于G1,G2,钆，指定一个模型价值．

调整补偿器

绘制电机的开环阶跃响应G1．

右键单击图并选择特性>上升时间子菜单。单击蓝色上升时间标记。

上升时间约为25秒，我们希望调整IMC补偿器，以实现更快的闭环响应时间。

要调整IMC补偿器，请在控制系统设计器中单击调优方法，然后选择内部模型控制（IMC）调整．

选择一个主导闭环时间常数的2.和一个期望控制器顺序的2.．

要查看闭环阶跃响应，请在控制系统设计器中双击IOTransfer_r2y:步骤图选项卡。

模型不匹配的控制性能

在设计控制器时，我们假设G1等于G2。实际上，它们通常是不同的，控制器需要足够鲁棒，以跟踪设定点并抑制干扰。

在G1和G2之间创建模型不匹配，并在设置点变化和负载扰动的情况下，在MATLAB命令行上检查控制性能。

将IMC补偿器导出到MATLAB工作区。单击出口．在导出模型对话框中，选择补偿器模型C．

点击出口．

将内模控制结构转换为经典的反馈控制结构，控制器位于前馈路径和单元反馈中。

定义以下工厂模型：

评估设定点跟踪性能。

评估抗扰性能。

该控制器对对象参数的不确定性具有较强的鲁棒性。