解耦是针对耦合情况较为严重的系统提出的一种控制方法，它是多输入多输出系 统控制策略中的十分重要的一个分支。其设计的目的是寻求适当的控制规律，使输入 输出相互关联的多变量系统实现每一个输出仅受相应的一个输入所控制，同时输出也 只能影响相应的一个输入。83700

1 传统解耦方法

传统的解耦控制方法主要有两个方面，分别是频域法和时域法。对角阵解耦、前 馈补偿器解耦属于频域解耦方法，而时域解耦方法中应用较广的是状态反馈解耦控 制。

前馈补偿器解耦的基本原理是根据实际的控制系统计算补偿矩阵，使得原系统的 状态矩阵乘以计算得到的变换矩阵后成为多个互相之间不存在干扰的单输入单输出 回路。状态反馈解耦的方法是分别在输入信号前引入输入变换阵，反馈通路上引入状 态反馈阵，将原系统变换成为一个输入只影响一个输出的多个独立的较为简单的系 统。

2 自适应解耦方法

自适应解耦控制系统将自适应控制策略与解耦技术相结合，能够实现对控制对象 的解耦、控制以及自动辨识等操作，这些优点使得当控制系统的参数并不确定或者参 数随时间不断变化时，都能进行准确的解耦控制。它与自适应控制系统从本质上来说 都是一种不断变化的非线性系统。自适应解耦技术包括极点配置自适应解耦、广义最 小方差解耦、前馈控制解耦等[5]。

零极点对消会使得控制系统趋于不稳定，采用极点配置自适应解耦能够在设计前 馈解耦器时避免这种情况的发生，在确保系统具有较好的稳定性的同时还可以较大幅 度地减少在线计算量并且准确地跟踪有界输出。解耦后的系统抗干扰能力强并且具有 较好的鲁棒性，因此在工程上获得了广泛地应用。论文网

基于广义最小方差的多变量自适应开环解耦控制技术的原理是将广义最小方差 自校正与开环解耦补偿器相结合[6]，以达到解耦的目的。这种解耦方法具有能够快速 识别控制器参数并在线调整的能力，减少了考虑分离系统的不稳定零点所带来的困 难。工程实践表明该解耦方法具有较好的自适应能力，控制过程中超调量小，调节时 间短，可以实现无差地跟踪。

3 模糊解耦

常见的模糊解耦方法主要有两种，一种是先解耦再控制的直接解耦法，另一种是 对控制器解耦的间接解耦法。

（1）直接解耦 直接解耦的原理是针对系统的控制目标，先进行对解耦器的设计，被控对象解耦

完成后再针对解耦后得到的各个互不影响的变量根据模糊规则对其进行控制。以 2

输入 2 输出系统作为研究对象，直接解耦系统结构如图 1-1 所示。直接模糊解耦存在 的较为普遍的问题是对于解耦补偿器结构和参数的确定没有一个通用的算法，只能通 过不断地试凑，这给实际使用带来了困难。

（2）间接解耦

图 1-1 直接模糊解耦控制系统

间接解耦的方法是根据某种特定的规则分解对应的模糊空间，它的目标是对控制 器进行解耦[7]。使用间接解耦方法在对多变量系统进行解耦，不仅能得到较好的解耦 效果，还能够快速地跟踪给定值，控制效果良好。但是这种方法的局限性在于需要预 先知道模糊控制规则，在工程实践中具有一定的难度。多输入多输出系统可以描述为：

其中 m 代表系统的输入个数， n 为系统的输出个数，它的结构如图 1-2 所示。

多输入多输出系统模糊解耦控制结构图

方块图中包含了与系统有关的变量的信息，采用这种方法表示多变量模糊系统可 以清晰地观察出各部分对于整个控制系统性能的影响程度。所以，尽管控制系统千差 万别，但是他们都可以用类似的结构图表示。并且这种方法计算量小，对计算机内存 要求不高，易于在计算机中实现[8]。