内模控制
（ Internal Model Control）
戴连奎浙江大学控制科学与工程系浙江大学智能系统与决策研究所
2000/11/09
内 容
引 言
基本内模控制结构
内模控制系统的性质
完全的内模控制系统
仿真举例基本内模控制结构
G
c
( s )
控制器
G
p
( s )
受控过程
G
m
( s )
内部模型
D ( s )
Y ( s )
Y
m
( s )
U ( s )
R ( s )
D
e
( s )
++
_
+
_
+
IMC闭环传递函数
))()(())()()((1 )()( sDsRsGsGsG sGsU
mpc
c?

))()((
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)()()()( sDsR
sGsGsG
sGsGsDsY
mpc
cp?


由基本的内模控制结构图，可得内模控制系统的性质 1
稳定性当 Gp(s) = Gm(s)时，闭环系统稳定的充分条件是控制器与过程本身均为稳定。
推 论：
（ 1） IMC不能直接应用于开环不 稳定对象；
（ 2）对于开环稳定对象，系统稳定的充分必要条件为：控制器本身稳定。
内模控制系统的性质 2
逆模控制器若 Gm(s) = Gp(s) = Q(s) /P(s)*e-τs,而且
Gp(s)为 开环稳定；则存在理想 控制器其中 Q-(s)由 Q(s) 中的稳定零点部分组成。
问题,对模型误差过于敏感，即鲁棒性极差,
nccc sTsQ
sPsG
1
1*
)(
)()(
内模控制系统的性质 3
无余差性若被控过程开环稳定，而且控制器的稳态增益 Gc(0) 与内部模型的稳态增益 Gm(0) 满足 Gc(0)*Gm(0) = 1 ；则闭环控制系统对设定值与外部扰动的阶跃变化无调节余差。
完全的内模控制结构
G
c
( s )
控制器
G
p
( s )
受控过程
G
m
( s )
内部模型
D ( s )
Y ( s )
Y
m
( s )
U ( s )R ( s )
D
e
( s )
++
_
+
_
+
G
f
( s )
滤波器
G
r
( s )
参考轨迹模型
IMC仿真举例内模控制练习
对于完全的内模控制系统，假设各个环节均为开环稳定,推导得到
（ 1） Y(s) / R(s) =?,Y(s) / D(s) =? ;
（ 2）对于设定值与外部扰动的阶跃变化，使闭环系统输出无余差的条件。