15、闭环生产系统决策设计之直接设计方法解析

闭环生产系统决策设计之直接设计方法解析

在闭环生产系统的决策设计中，直接设计方法是一种有效的手段。它可以帮助我们根据生产系统的特点，直接确定控制参数的值，以满足特定的动态性能要求。下面将详细介绍直接设计方法及其应用实例。

直接设计方法概述

直接设计方法的核心是利用闭环传递函数得到的特征方程，直接求出代表决策的控制传递函数中所需的参数值。当生产系统的传递函数为低阶时，我们可以通过以下两种方式进行设计：
- 代数计算控制参数 ：通过代数方法计算控制参数的值，以实现所需的闭环动态特性，如时间常数和阻尼比。
- 添加控制组件 ：添加控制组件来消除或替代不利的动态特性。

如果生产系统的传递函数不是低阶的，或者包含延迟，我们可以通过忽略不重要的因素和延迟来简化传递函数，从而便于使用传递函数代数进行直接控制器设计。

离散时间积分控制的直接设计实例

离散时间积分控制的生产系统设计

以金属成型生产为例，在之前的连续时间积分控制设计中，假设通过质量要求的零件生产速率是连续观测的，并且压力机数量的调整也是连续的。而在这个离散时间积分控制的例子中，假设每小时观测两次通过质量要求的零件生产速率，并每小时调整两次压力机数量。该系统需要满足以下闭环动态行为要求：
- 对阶跃干扰 $r_d(kT)$ 的非振荡响应。
- 对阶跃干扰 $r_d(kT)$ 的零稳态误差。
- 闭环调节时间 $t_s = 2$ 小时。

离散时间积分控制的生产系统模型如下：
- 生产速率 $r_m(kT) = K_m