第二章 基本概念............................................................................................................. 4
2.1、 鲁棒性与鲁棒控制 .......................................................................................... 4
3.2、前馈控制器 Q 的设计 ....................................................................................... 9
3.3、反馈滤波器 F................................................................................................... 10
1.2、发展现状
经过十多年的发展，IMC 方法不仅已扩展到了多变量和非线性系统，还产生了 多种设计方法，较典型的有零极点对消法、预测控制法、针对 PID 控制器设计的 IMC 法、有限拍法等。IMC 与其他控制方法的结合也是很容易的，如自适应 IMC，采用 模糊决策、仿人控制、神经网络的智能型 IMC 等.值得注意的是，目前已经证明，已 成功应用于大量工业过程的各类预测控制算法本质上都属于 IMC 类，在其等效的 IMC 结构中特殊之处只是其给定输入采用了未来的超前值(预检控制系统)，这不仅 可以从结构上说明预测控制为何具有良好的性能，而且为其进一步的深入分析和改 进提供了有力的工具。
内模控制器设计 ： 摘 要 将内模控制器和传统的 Smith 控制器进行比较对照，总体论述内模控
制器的主要优缺点及其发展前景，然后分别通过预测控制法以及将 Taylor 级数展开，根据内模控制结构原理来设计控制器，并利用 Matlab 语言编程软件对其进行仿真研究。通过各种仿真结果表明，内模控制 与传统的 PID 反馈控制在工程应用中比较，其动态性能更好，稳定性 更强，鲁棒性更突出。通过论证可以得出内模控制设计简单方便，具 有一定的实用性及广阔的发展环境。
4.2、Taylor 级数展开的内模控制器的设计........................................................... 16
第五章
仿真研究................................................................................................... 19
5.1、MATLAB 及其 Simulink 仿真研究 ................................................................ 19
5.2、基于预测控制法的内模控制器设计的仿真研究 .......................................... 20
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第一章 引 言
1.1 产生背景及研究意义
内模控制(IMC)是 80 年代初提出的，由 Garcia 和 Morari 引进，其产生的背景主 要有两个方面，一是为了对当时提出的两种预测控制算法 MAC 和 DMC 进行系统分 析；其次是作为 Smith 预估器的一种扩展，使设计更为简便，鲁棒及抗扰性大为改 善。
1.3、本文所做工作
本文主要通过对比 Smith 预估器与内模控制器（IMC）来论述内膜控制器制器 （IMC）的工作原理，分别通过预测控制法以及 Taylor 级数展开来设计内膜控制器， 并利用 MATLAN 仿真软件进行实例仿真研究，来说明内模控制器在工程应用中的主 要特点及其广阔的发展前景。
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第二章 基本概念
1.2、发展现状............................................................................................................ 3
1.3、本文所做工作.................................................................................................... 3
2.1、 鲁棒性与鲁棒控制
当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测 量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系 统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才 能更好地纠正系统。
鲁棒控制（Robust Control）方面的研究始于 20 世纪 50 年代。在过去的 20 年中， 鲁棒控制一直是国际自控界的研究热点。所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结 构，大小）的参数摄动下，维持某些性能的特性。根据对性能的不同定义，可分为 稳定鲁棒性和性能鲁棒性。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称 为鲁棒控制器。
参考文献........................................................................................................................... 28
致谢................................................................................................... 错误！未定义书签。
内模控制器（IMC）是内部模型控制器（Internal model controller）的简称，由 控制器和滤波器两部分组成，两者对系统的作用相对独立，前者影响系统的响应性 能，后者影响系统的鲁棒性。它是一种实用性很强的控制方法，其主要特点是结构 简单、设计直观简便，在线调节参数少，且调整方针明确，调整容易。特别是对于 鲁棒及抗扰性的改善和大时滞系统的控制，效果尤为显著。因此自从其产生以来， 不仅在慢响应的过程控制中获得了大量应用，在快响应的电机控制中也能取得了比 PID 更为优越的效果。IMC 设计简单、跟踪性能好、鲁棒性强，能消除不可测干扰 的影响，一直为控制界所重视。
5.3、Taylor 级数展开的内模控制器的设计的仿真研究....................................... 23
第六章
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
结论及展望............................................................................................... 25
6.1 基于预测控制法设计的内模控制器设计结论 .............................................. 25
6.2 Taylor 级数展开的内模控制器的设计结论................................................... 25
第三章 内模控制器控制原理 ....................................................................................... 7
3.1、内模控制器（IMC）与 Smith 预估器 ............................................................. 7
KEYWORDS: Internal model control, Smith predictor, Feed-forward controller,
Feedback filter. Robustness, Taylor series, System simulation, Matlab software.
2.2、PID 控制简介 .................................................................................................... 5
2.3、Smith 预估器 ..................................................................................................... 6
第四章
控制器设计............................................................................................... 13
4.1、基于预测控制法的内模控制器设计 .............................................................. 13
： 关键词 内模控制，Smith 预估器，前馈控制器，反馈滤波器，鲁棒性，Taylor
级数，系统仿真，Matlab 软件
ABSTRACT: Compared the IMC and the Smith controller in this article. It describes
the important character and developing condition of the IMC, and then introduce the design of the controller according to the internal model control mechanism use predictor control and after to spread out the delay segment on first-order Taylor series simulates using Matlab. The result indicates that the dynamic function of internal model control is excellent compared it with PID feedback control. The design of IMC is very simple and practically.