概念

控制方法

概念

非最小相位系统（nonminimum phase systems），若控制系统有位于s右半开平面上的极点或零点，则称它为非最小相位系统。

非最小相位系统，是指在S平面右半部有开环极点或开环零点的控制系统。 最小相位系统—— 所有开环零点和极点都位于S平面左半部的系统。 非最小相位系统一词源于对系统频率特性的描述，即在正弦信号的作用下，具有相同幅频特性的系统（或环节），最小相位系统的相位移最小，而非最小相位系统的相位移大于最小相位系统的相位移。 非最小相位系统根轨迹的绘制方法同最小相位系统完全相同。

从传递函数角度看，如果说一个环节的传递函数的极点和零点的实部全都小于或等于零，则称这个环节是最小相位环节。

如果传递函数中具有正实部的零点或极点，或有延迟环节，这个环节就是非最小相位环节。

对于闭环系统，如果它的开环传递函数极点或零点的实部小于或等于零，则称它是最小相位系统。

如果开环传递函中有正实部的零点或极点，或有延迟环节，则称系统是非最小相位系统。因为若把延迟环节用零点和极点的形式近似表达时（泰勒级数展开），会发现它具有正实部零点。

开环传递函数中至少有一个极点或零点的实部值为正值的一类线性定常系统。反之，当系统的所有开环极点和零点的实部均为负值时，称为最小相位系统。在具有相同幅频特性的系统中，最小相位系统的相角变化范围为最小。最小相位和非最小相位之名即出于此。最小相位系统的幅频特性和相频特性之间存在确定的对应关系。两个特性中，只要一个被规定，另一个也就可唯一确定。然而，对非最小相位系统，却不存在这种关系。非最小相位系统的一类典型情况是包含非最小相位元件的系统或某些局部小回路为不稳定的系统；另一类典型情况为时滞系统。非最小相位系统的过大的相位滞后使得输出响应变得缓慢。因此，若控制对象是非最小相位系统，其控制效果特别是快速性一般比较差，而且校正也困难。较好的解决办法是设法取一些其他信号或增加控制点。例如在大型锅炉汽包的水位调节中增加一个蒸汽流量的信号，形成所谓的双冲量调节。

控制方法

非最小相位系统的控制中，需要抑制由不稳定零点引起的负调并同时缩短系统的调节时间。针对非最小相位系统负调与调节时间的相互影响及负调与不稳定零点的相互关系，提出将控制过程分为抑制负调阶段和跟踪输入阶段，并适时改变系统不稳定零点数，用遗传算法统一优化各阶段的控制器参数。仿真结果表明该控制方法大大减弱了负调，并同时缩短了调节时间，达到了良好的控制效果。