Abstract
一般控制系統之設計常須依賴製程之動態資訊，即模式。通常，由模式所得的資訊精確度相當有限，很難握實際之動態。這些模式與實際製程間的誤差，亦稱為模式不準度(model uncertainty)，將對控制器設計產生一定之影響。簡言之，若設計一控制系統，使得控制器對模式不準度較不敏感，即是所謂的韌性控制(robust control)設計。本文提出外在模式(External Model Control，EMC)之韌性控制架構乃建立於原傳統之回饋控制系統上，其設計主要可分為兩個階段。第一階段，稱為名義設計，第二階段，稱為韌性設計(robust design)階段，係考慮系統之模式不準度，藉由調整位於原回饋路徑中所添加之外環路(external loop)上的過濾器 (filter)，以補償可能存在之模式不準度，以滿足控制系統之韌性穩定度 (robust stability)或韌性成效性(robust performance)。EMC在線上(on- line)控制時，可藉由韌性穩定度指標(Robust Stability Index，RSI)之量測，作為系統穩定性之示量依據，以調整外環路上之過濾器增益值 (gain)大小，則可確保控制系統之穩定性，或增進控制成效。一些多變數控制器常會隨著系統變數之數目增多，而變得相當的複雜。另一方面，所謂的集中式控制(centralized control)時，對硬體失誤(hardware faults)較多環路控制架構差。因此，若能只針對個別環路設計控制器，將使控制系統之設計簡化許多。對於各環路間之相互干擾問題，可先以一去耦合器(decoupler)，將多變數系統初步分解為多環路(multi-loop)之單輸出-入(Single Input - Single Output，SISO)系統。至於因加入去耦合器所引起之敏感度(sensitivity)問題，則可在各環路上加裝外環路，藉由調動位於外環路上之過濾器，補償各單環路之模式不準度，使整個控制系統之敏感度降低；如此，即可達到減小環路間相互干擾之情形，又無傳統去耦合器對模式不準度具高敏感度之缺點。本文中所提出之外環路架構，基本立意在於不改變原控制環路之控制器設計。當模式不準度存在時，調動外環路上之過濾器，以滿足控制之韌性穩定度或韌性成效性。此種作法不僅可保留原控制器，且在多變數系統中可避免集中式控制所遭遇之控制器結構龐大與硬體容錯性較差等問題。如此，除可節省控制器成本外，現場技師亦較熟悉傳統控制器之調諧法，即無須額外之訓練成本，對於工業上之實際應用，應有相當大之助益。