如何实现耦合控制的方法

‘壹’ 如何实现控制解耦，怎么进行电路设计和参数配置

解耦就是用数学方法将两种运动分离开来处理问题逆变器中一个控制参数或信号可能会被不同控制系统调用解耦使多耦合系统某个参数独立出来易于控制

‘贰’ 如何解决两个pid控制器的耦合

PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为

因此它的传递函数为：

它由于用途广泛、使用灵活，已有系列化产品，使用中只需设定三个参数（Kp， Ki和Kd）即可。在很多情况下，并不一定需要全部三个单元，可以取其中的一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。

首先，PID应用范围广。虽然很多工业过程是非线性或时变的，但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统，这样PID就可控制了。

其次，PID参数较易整定。也就是，PID参数Kp，Ki和Kd可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化，例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化，PID参数就可以重新整定。

第三，PID控制器在实践中也不断的得到改进，下面两个改进的例子。

在工厂，总是能看到许多回路都处于手动状态，原因是很难让过程在“自动”模式下平稳工作。由于这些不足，采用PID的工业控制系统总是受产品质量、安全、产量和能源浪费等问题的困扰。PID参数自整定就是为了处理PID参数整定这个问题而产生的。现在，自动整定或自身整定的PID控制器已是商业单回路控制器和分散控制系统的一个标准。

在一些情况下针对特定的系统设计的PID控制器控制得很好，但它们仍存在一些问题需要解决：

如果自整定要以模型为基础，为了PID参数的重新整定在线寻找和保持好过程模型是较难的。闭环工作时，要求在过程中插入一个测试信号。这个方法会引起扰动，所以基于模型的PID参数自整定在工业应用不是太好。

如果自整定是基于控制律的，经常难以把由负载干扰引起的影响和过程动态特性变化引起的影响区分开来，因此受到干扰的影响控制器会产生超调，产生一个不必要的自适应转换。另外，由于基于控制律的系统没有成熟的稳定性分析方法，参数整定可靠与否存在很多问题。

因此，许多自身整定参数的PID控制器经常工作在自动整定模式而不是连续的自身整定模式。自动整定通常是指根据开环状态确定的简单过程模型自动计算PID参数。

PID在控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时，工作地不是太好。最重要的是，如果PID控制器不能控制复杂过程，无论怎么调参数都没用。

‘叁’ 模块的的耦合方法有哪些

耦合
耦合是指两个或两个以上的电路元件或电网络的输入与输出之间存在紧密配合与相互影响，并通过相互作用从一侧向另一侧传输能量的现象；概括的说耦合就是指两个或两个以上的实体相互依赖于对方的一个量度。分为以下几种：
非直接耦合：两个模块之间没有直接关系，它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的。
数据耦合：一个模块访问另一个模块时，彼此之间是通过简单数据参数 (不是控制参数、公共数据结构或外部变量) 来交换输入、输出信息的。
标记耦合 ：一组模块通过参数表传递记录信息，就是标记耦合。这个记录是某一数据结构的子结构，而不是简单变量。其实传递的是这个数据结构的地址；
控制耦合：如果一个模块通过传送开关、标志、名字等控制信息，明显地控制选择另一模块的功能，就是控制耦合。
外部耦合：一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构，而且不是通过参数表传递该全局变量的信息，则称之为外部耦合。
公共耦合：若一组模块都访问同一个公共数据环境，则它们之间的耦合就称为公共耦合。公共的数据环境可以是全局数据结构、共享的通信区、内存的公共覆盖区等。
内容耦合：如果发生下列情形，两个模块之间就发生了内容耦合
(1) 一个模块直接访问另一个模块的内部数据；
(2) 一个模块不通过正常入口转到另一模块内部；
(3) 两个模块有一部分程序代码重叠(只可能出现在汇编语言中)；
(4) 一个模块有多个入口。
耦合强度，依赖于以下几个因素：
（1）一个模块对另一个模块的调用；
（2）一个模块向另一个模块传递的数据量；
（3）一个模块施加到另一个模块的控制的多少；
（4）模块之间接口的复杂程度。
耦合按从强到弱的顺序可分为以下几种类型：
（1）内容耦合。当一个模块直接修改或操作另一个模块的数据,或者直接转入另一个模块时，就发生了内容耦合。此时，被修改的模块完全依赖于修改它的模块。这是最高程度的耦合，也是最差的耦合。
（2）公共耦合。两个以上的模块共同引用一个全局数据项就称为公共耦合。
（3）控制耦合。一个模块在界面上传递一个信号（如开关值、标志量等）控制另一个模块，接收信号的模块的动作根据信号值进行调整，称为控制耦合。
（4）标记耦合。模块间通过参数传递复杂的内部数据结构，称为标记耦合。此数据结构的变化将使相关的模块发生变化。
（5）数据耦合。模块间通过参数传递基本类型的数据，称为数据耦合。
（6）非直接耦合。模块间没有信息传递时，属于非直接耦合。
如果模块间必须存在耦合，就尽量使用数据耦合，少用控制耦合，限制公共耦合的范围，坚决避免使用内容耦合。
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软件工程中的耦合：
简单地说，对象之间的耦合度就是对象之间的依赖性。指导使用和维护对象的主要问题是对象之间的多重依赖性。对象之间的耦合越高，维护成本越高。因此对象的设计应使类和构件之间的耦合最小。
就是依赖性，相关性吧！！！
有软硬件之间的耦合，还有软件各模块之间的耦合。
耦合性是程序结构中各个模块之间相互关联的度量.它取决于各个模块之间的接口的复杂程度、调用模块的方式以及哪些信息通过接口.一般模块之间可能的连接方式有七种,耦合性由低到高分别是:非直接耦合、数据耦合、标记耦合、控制耦合、外部耦合、公共耦合、内容耦合。
耦合是对一个软件结构内各个模块之间互连程度的度量。
内聚标志一个模块内各个元素彼此结合的紧密程度，它是信息隐蔽和局部化概念的自然扩展。
1． 什么是内聚？什么是耦合？
内聚是从功能角度来度量模块内的联系，一个好的内聚模块应当恰好做一件事。它描述
的是模块内的功能联系； 耦合是软件结构中各模块之间相互连接的一种度量，耦合强弱取决
于模块间接口的复杂程度、进入或访问一个模块的点以及通过接口的数据。
2． 内聚分为哪几类？耦合分为哪几类？
内聚有如下的种类，它们之间的内聚度由弱到强排列如下：
（1） 偶然内聚。模块中的代码无法定义其不同功能的调用。但它使该模块能执行不同
的功能，这种模块称为巧合强度模块。
（2） 逻辑内聚。这种模块把几种相关的功能组合在一起， 每次被调用时，由传送给模
块参数来确定该模块应完成哪一种功能
（3） 时间内聚
（4） 过程内聚
（5） 通信内聚
（6） 顺序内聚
（7） 功能内聚
耦合可以分为以下几种，它们之间的耦合度由高到低排列如下：
（1） 内容耦合
（2） 公共耦合
（3） 外部耦合
（4） 控制耦合
（5） 标记耦合
（6） 数据耦合
（7） 非直接耦合
3．什么是时间内聚？什么是公共耦合？
时间内聚。这种模块顺序完成一类相关功能，比如初始化模块，它顺序为变量置初值。
如一组模块都访问同一全局数据结构，则称之为公共耦合。
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振动模式的耦合与解耦
耦合是指两个振动模态在某一振动模态下（或在某一广义坐标方向上）的振动输入，导致另一振动模态下（或另一广义坐标方向上）的响应。使耦合分离称为解耦。解耦的目的是使各个自由度上（即各振动模态）的振动相对独立或分离，这样可对隔振效果不佳的自由度独立采取措施而不影响其他自由度方向上的有关性能。当各自由度独立后，可能产生共振的频率比存在耦合时要小，特别在激振能量大的方向上要保证解耦。
多场耦合
现实工程中，物理场是许多的，温度场，应力场，湿度场等等均属于物理场，而我们要解决的许多问题是这些物理场的叠加问题，因为这些物理场直接是相互影响的。比如炼钢的时候温度高低对于应力分布就有影响。
这种多个物理场相互叠加的问题就叫做多场耦合问题，也是一种耦合.
耦合是指两个实体相互依赖于对方的一个量度.分为以下几种：
非直接耦合：两个模块之间没有直接关系，它们之间的联系完全是通过主模块的控制和调用来实现的
数据耦合：一个模块访问另一个模块时，彼此之间是通过简单数据参数 (不是控制参数、公共数据结构或外部变量) 来交换输入、输出信息的。
标记耦合 ：一组模块通过参数表传递记录信息，就是标记耦合。这个记录是某一数据结构的子结构，而不是简单变量。
控制耦合：如果一个模块通过传送开关、标志、名字等控制信息，明显地控制选择另一模块的功能，就是控制耦合。
外部耦合：一组模块都访问同一全局简单变量而不是同一全局数据结构，而且不是通过参数表传递该全局变量的信息，则称之为外部耦合。
公共耦合：若一组模块都访问同一个公共数据环境，则它们之间的耦合就称为公共耦合。公共的数据环境可以是全局数据结构、共享的通信区、内存的公共覆盖区等。
内容耦合：如果发生下列情形，两个模块之间就发生了内容耦合
(1) 一个模块直接访问另一个模块的内部数据;
(2) 一个模块不通过正常入口转到另一模块内部;
(3) 两个模块有一部分程序代码重迭(只可能出现在汇编语言中);
(4) 一个模块有多个入口。

‘肆’ 控制耦合的介绍

控制耦合：模块间传递的信息不但有数据，还包括控制信息，这种块间联系方式称为控制耦合。例如：一个模块通过传递开关、标志对某一模块的多种功能进行选择，则这两个模块之间的耦合方式是控制耦合。

‘伍’ 什么是控制偶合

芳伯胺的重氮盐与酚或芳胺等作用生成偶氮化合物的反应过程。一般可用以下通式表示： Ar-N娚X-+H-Ar′—→Ar-N＝N-Ar′+HX 式中Ar为芳基；X-为酸根；H-Ar′为酚或芳胺。 偶合是生产偶氮染料（见染料）和有机颜料的重要反应过程。 偶合反应中，包括两个反应组分，通常将芳伯胺的重氮盐称为重氮组分；把与重氮盐偶合的酚或芳胺称为偶合组分。 偶合过程特点是放热反应，反应速率很快，重氮盐很活泼，为了避免副反应，偶合要在0～15℃下进行，并控制偶合组分微过量，使重氮组分完全反应。偶合一般在水介质中进行，不同类型的偶合组分对介质要求不同的pH。酚类偶合时在弱碱性介质中速率较快；芳胺偶合时在弱酸性介质中速率较快。偶合是亲电取代反应，偶氮基(-N＝N-)通常进入羟基、氨基的邻位或对位。有些氨基萘酚磺酸钠，如1-氨基-8-萘酚-3，6-二磺酸单钠盐（即H酸的单钠盐），可以在两个位置偶合。第一次偶合要在酸性介质中进行，先在氨基的邻位引入偶氮基；然后在碱性介质中偶合，使第二个偶氮基进入羟基的邻位。但若先在碱性介质中偶合，就不能再进行第二次偶合了。有些氨基萘酚磺酸，如2-氨基-8-萘酚-6-磺酸(即γ酸)，只能在酸性或碱性介质中偶合一次。偶合反应完成后，有时需要加热对偶氮染料进行后处理。
编辑本段三：偶合常数
1. 定义 峰裂距即偶合常数，以J来表示，J有正负号，单位为Hz。它反映的是两个核之间的作用强弱，与偶合核的局部磁场有关，其数值与仪器的工作频率（或磁场强度）无关。 2. 偶合常数的影响因素 主要有偶合核间的距离、角度及电子云密度。 ① 间隔的键数 偕偶的偶合常数以J表示，饱和烷烃中氢的∣J∣为10～15Hz，烯氢的∣J∣为0～5Hz。 邻偶的偶合常数以J表示，J为6～8Hz，规律是：J＞J＞≈J＞J。J通常大于12Hz，J通常小于12Hz，它们均随着双键上取代基的电负性的增加而减小，随着与π键的共轭而增加。这在结构解析中很有用。 远程偶合的偶合常数除了具有π键系统的外，J值均较小，为0～3Hz。 ② 角度 偶合常数通常随角度的改变而改变，以饱和烃的邻偶为例，其偶合常数的范围为0～16Hz。在开链化合物中，由于键自由旋转的均化作用，J为6～8Hz；对于环状结构，键不能自由旋转时，J值与夹角有关（如下图）。 ③ 电负性 由于偶合靠价电子传递，取代基的电负性越大，导致核外的电子云密度降低，J值减小。

‘陆’ 混合动力汽车一般是怎样实现两种动力耦合的谁能给我介绍一下，最好有图。

它是由两个部分组成，一个是发动机，一个是大型电机！ 发动机燃烧汽油，把多余的电冲入大电瓶里面，供电机使用！现在由于那个电瓶太贵了，和有高压电，所以现在油电混合的车比较贵

‘柒’ 什么是解耦以及常用的解耦方法

1、耦合是指两个或两个以上的体系或两种运动形式间通过相互作用而彼此影响以至联合起来的现象。 解耦就是用数学方法将两种运动分离开来处理问题，常用解耦方法就是忽略或简化对所研究问题影响较小的一种运动，只分析主要的运动。

2、常用的解耦方法：

完全解耦控制：对于输出和输入变量个数相同的系统，如果引入适当的控制规律，使控制系统的传递函数矩阵为非奇异对角矩阵，就称系统实现了完全解耦。

静态解耦控制：一个多变量系统在单位阶跃函数（见过渡过程） 输入作用下能通过引入控制装置实现稳态解耦时，就称实现了静态解耦控制。

软件解耦：说起软件的解耦必然需要谈论耦合度，降低耦合度即可以理解为解耦，模块间有依赖关系必然存在耦合，理论上的绝对零耦合是做不到的，但可以通过一些现有的方法将耦合度降至最低。

(7)如何实现耦合控制的方法扩展阅读：

三种解耦理论分别是：基于Morgan问题的解耦控制，基于特征结构配置的解耦控制和基于H_∞的解耦控制理论。

在过去的几十年中，有两大系列的解耦方法占据了主导地位。

其一是围绕Morgan问题的一系列状态空间方法，这种方法属于全解耦方法。这种基于精确对消的解耦方法，遇到被控对象的任何一点摄动，都会导致解耦性的破坏，这是上述方法的主要缺陷。

其二是以Rosenbrock为代表的现代频域法，其设计目标是被控对象的对角优势化而非对角化，从而可以在很大程度上避免全解耦方法的缺陷，这是一种近似解耦方法。

‘捌’ 直流耦合 交流耦合 的用途 以及直流耦合如何实现

交流耦合(AC Coupling)就是通过隔直电容耦合，去掉了直流分量。
直流耦合(DC Coupling)就是直流、交流一起过，并不是去掉了交流分量。
比如在3V的直流电平上叠加一个1Vpp的弦波，如果用直流耦合，看到的是以3V为基准，+/-0.5V的正弦波；如果用交流耦合，看到的是以0V为基准，+/-0.5V的正弦波。
交流耦合是加个电容 起到隔直流的目的。
你所说的“直流耦合”，是要让直流通过，而隔断交流，那就用电感器。电感器的自感应作用，能阻止电流的变化，也就是隔断交流电的通过。理想电感的电阻为0，实际工作中，选择合适的导体制作电感，电阻也可以很小，所以对直流来说，是“畅通无阻”。
交流耦合在音频放大电路应用很多，而整流电路中的“∏”滤波电路中的电感，就是“直流耦合”的一个例子。

‘玖’ 电路耦合方式

在电路中，耦合方式存在多级放大电路中，多级放大电路至少有两级或两级以上的单级放大电路级联而成的。此时，级与级之间的连接就叫做耦合。

级与级之间的连接必须满足些要求。耦合之后各级电路任然要具有合适静态工作点，确保多级放大电路中信号在级与级之间能够顺利传输，最后就是级与级之间耦合后多级放大电路的性能指标必须符合实际要求。

常用的耦合方式有阻容耦合、直接耦合、变压器耦合、光电耦合。

阻容耦合：放大器级跟级之间通过电容连接称为阻容耦合。其特点，因为电容有隔直作用，所以各级电路的静态工作相互独立、互不影响。对交流电信号电容具有一定的容抗，如果电容量不够大，信号传输过程会有一定衰减，不太适用于变化缓慢的信号。虽然阻容耦合放大电路具有体积小重量轻的优势，但是不适合集成。

直接耦合：把级跟级之间直接以导线连接称作直接耦合。其特点，不仅可以放大交流信号，还可以放大直流信号，同时还能放大变化缓慢的信号。为了满足各级电路的静态工作点的需求，需要加电位偏移电路。直接耦合电路还存在两个问题，一是存在各级静态工作点之间相互牵制，二是存在零点漂移。

变压器耦合：放大器级跟级之间以变压器连接称作变压器耦合。其特点，变压器耦合电路可以通过电磁感应进行交流信号传递。因为不能传输直流电，所以各级之间的静态工作点是互相不影响的，可以通过计算与调整。变压器质量大且存在电磁干扰，不利于集成，因此很少用于电压放大电路中。

光电耦合：将发光器件跟光敏器件组装一起，通过关线实现耦合。因此，有光-电转换器和电-光转换器。其特点，输入阻抗小、抗干扰能力强、电隔离性能好、安全可靠、响应速度快、体积小、使用寿命长、工作温度范围宽、输入与输出在电气上完全隔离。

‘拾’ 解耦控制系统有哪些典型的解耦方案，各方案有何特点

基本解释 所谓解耦控制系统，就是采用某种结构，寻找合适的控制规律来消除系统种各控制回路之间的相互耦合关系，使每一个输入只控制相应的一个输出，每一个输出又只受到一个控制的作用。 解耦控制是一个既古老又极富生命力的话题，不确定性是工程实际中普遍存在的棘手现象。解耦控制是多变量系统控制的有效手段。[3] [编辑本段]工程背景 在现代化的工业生产中，不断出现一些较复杂的设备或装置，这些设备或装置的本身所要求的被控制参数往往较多，因此，必须设置多个控制回路对该种设备进行控制。由于控制回路的增加，往往会在它们之间造成相互影响的耦合作用，也即系统中每一个控制回路的输入信号对所有回路的输出都会有影响，而每一个回路的输出又会受到所有输入的作用。要想一个输入只去控制一个输出几乎不可能，这就构成了“耦合”系统。由于耦合关系，往往使系统难于控制、性能很差。 [编辑本段]主要分类 三种解耦理论分别是：基于Morgan问题的解耦控制，基于特征结构配置的解耦控制和基于H_∞的解耦控制理论。 在过去的几十年中，有两大系列的解耦方法占据了主导地位。其一是围绕Morgan问题的一系列状态空间方法，这种方法属于全解耦方法。这种基于精确对消的解耦方法，遇到被控对象的任何一点摄动，都会导致解耦性的破坏，这是上述方法的主要缺陷。其二是以Rosenbrock为代表的现代频域法，其设计目标是被控对象的对角优势化而非对角化，从而可以在很大程度上避免全解耦方法的缺陷，这是一种近似解耦方法。[1] [编辑本段]相关解法 选择适当的控制规律将一个多变量系统化为多个独立的单变量系统的控制问题。在解耦控制问题中，基本目标是设计一个控制装置，使构成的多变量控制系统的每个输出变量仅由一个输入变量完全控制，且不同的输出由不同的输入控制。在实现解耦以后，一个多输入多输出控制系统就解除了输入、输出变量间的交叉耦合，从而实现自治控制，即互不影响的控制。互不影响的控制方式，已经应用在发动机控制、锅炉调节等工业控制系统中。多变量系统的解耦控制问题，早在30年代末就已提出，但直到1969年才由E.G.吉尔伯特比较深入和系统地加以解决。 完全解耦控制 对于输出和输入变量个数相同的系统,如果引入适当的控制规律,使控制系统的传递函数矩阵为非奇异对角矩阵，就称系统实现了完全解耦。使多变量系统实现完全解耦的控制器，既可采用状态反馈结合输入变换的形式，也可采用输出反馈结合补偿装置的形式。给定n维多输入多输出线性定常系统(A，B，C)（见线性系统理论），将输出矩阵C表示为 C戁为C的第i个行向量,i=1,2,…,m，m为输出向量的维数。再规定一组结构指数di（i=1,2,…,m）:当C戁B=0,C戁AB=0…，C戁AB=0时，取di=n-1；否则，di取为使CiAB≠0的最小正整数 N，N=0,1,2,…,n-1。利用结构指数可组成解耦性判别矩阵： 已证明，系统可用状态反馈和输入变换，即通过引入控制规律u=-Kx+Lv，实现完全解耦的充分必要条件是矩阵E为非奇异。这里，u为输入向量，x为状态向量，v为参考输入向量,K为状态反馈矩阵,L为输入变换矩阵。对于满足可解耦性条件的多变量系统，通过将它的系数矩阵A，B，C化成为解耦规范形,便可容易地求得所要求的状态反馈矩阵K和输入变换矩阵L。完全解耦控制方式的主要缺点是，它对系统参数的变动很敏感，系统参数的不准确或者在运行中的某种漂移都会破坏完全解耦。 静态解耦控制 一个多变量系统在单位阶跃函数(见过渡过程) 输入作用下能通过引入控制装置实现稳态解耦时，就称实现了静态解耦控制。对于线性定常系统(A，B，C),如果系统可用状态反馈来稳定,且系数矩阵A、B、C满足关于秩的关系式，则系统可通过引入状态反馈和输入变换来实现静态解耦。多变量系统在实现了静态解耦后，其闭环控制系统的传递函数矩阵G(s)当s=0时为非奇异对角矩阵；但当s≠0时,G(s)不是对角矩阵。对于满足解耦条件的系统，使其实现静态解耦的状态反馈矩阵K和输入变换矩阵L可按如下方式选择:首先,选择K使闭环系统矩阵(A－BK)的特征值均具有负实部。随后,选取输入变换矩阵 ，式中D为非奇异对角矩阵，其各对角线上元的值可根据其他性能指标来选取。由这样选取的K和L所构成的控制系统必定是稳定的,并且它的闭环传递函数矩阵G(s)当s=0时即等于D。在对系统参数变动的敏感方面,静态解耦控制要比完全解耦控制优越，因而更适宜于工程应用。