Modified model following control structure

This paper presents a modified version of the control system with model following control (MFC). The auxiliary (corrective) controller has been designed for an input signal, which is the difference between the amplified state vectors of a model and process. The values of gain coefficients of the state variables of the model and process have been calculated according to the LQR (Linear Quadratic Regulator) procedure. It has been proved that a new controller improves the properties of the MFC system.

Artykuł dotyczy dwu pętlowego układu regulacji ze śledzeniem modelu typu MFC (Model Following Control). Układ taki posiada dwa regulatory: główny oraz korekcyjny. W klasycznym rozwiązaniu sygnałem wejściowym regulatora pomocniczego jest różnica sygnałów wyjściowych z modelu i procesu. Pozwala to na generowanie korekcyjnego sygnału błędu w przypadku zaistnienia różnic między procesem i modelem. Takie rozwiązanie nie pozwala jednak w jawny sposób kontrolować zmiennych stanu procesu. Dlatego też w artykule przedstawiono zmodyfikowaną wersję układu regulacji MFC, z regulatorem pomocniczym (korekcyjnym), którego sygnałem wejściowym jest różnica odpowiednio wzmocnionych współrzędnych stanu modelu i procesu. Analizowany układ opisano w przestrzeni zmiennych stanu, a regulator korekcyjny został zaprojektowany jako regulator typu LQR (Linear Quadratic Regulator). W dalszej kolejności przeproawdzono analizę porównawczą własności nowego i klasycznego układu MFC (wartości własne, stopień oscylacyjności, stabilności oraz funkcję wrażliwości). Przedstawiono, że układ MFC może być wykorzystywany również jako tolerujący uszkodzenia (a nie tylko w przypadkach zmian dynamiki procesu), co umieszcza go w klasie układów regulacji odpornych na uszkodzenia. Zostało to zilustrowane przeprowadzonymi badaniami symulacyjnymi.