內模原理，把外部作用信號的動力學模型植入控制器來構成高精度反饋控制系統的一種設計原理。
基本介紹
- 中文名：內模原理
- 外文名：internal model principle
- 拼音：neimo yuanli
- 性質：設計原理
定義,內容,功能,結論,
定義
內模原理（IMP）指的是，想要實現對R(s)的無差跟蹤，系統的反饋迴路中需要包含一個與外部輸入R(s)相同的動力學模型。通常是在系統中植入一個外部輸入及擾動信號的不穩定模型。
對於線性系統，內模原理是解決這一問題的強有力的工具。在最近10年，非線性系統的輸出調節問題及內模原理成為國際非線性控制研究的前沿課題。
內容
內模原理：pi控制器大家都知道是可以實現階躍信號的跟蹤的，其根本原因在於pi控制器內含有一個階躍信號的內模（階躍信號的laplace變換為1/s)，但是對於正弦信號的跟蹤（cos(x)的laplace變換為s/(s^2+w^2)）卻難以實現，尤其是正弦信號頻率較高的時候，這個時候我們就需要在控制器內加入與正弦信號一致的內模，PI控制器變為PR控制器，其laplace變換為kp + ki*s/(s^2+w^2),這樣就可以實現正弦信號的跟蹤。
功能
這個原理指出，任何一個能良好地抵消外部擾動或跟蹤參考輸入信號的反饋控制系統，其反饋迴路必須包含一個與外部輸入信號相同的動力學模型。這個內部模型稱為內模。早在1958年D.J.M.史密斯在研究非線性預測控制器的設計中就提到了內模的概念。此後C.R.凱萊和 J.von諾伊曼都曾論及這個概念，諾伊曼還把它與可靠性理論中的備份思想聯繫起來。
70年代中期W.M.旺納姆對線性定常系統給出了內模原理的嚴謹的數學描述，從而建立了內模原理。隨後它被推廣到非線性系統，又取得了一些進展。內模原理的建立，為完全消除外部擾動對控制系統運動的影響，並使系統實現對任意形式參考輸入信號的無穩態誤差的跟蹤，提供了理論依據。
從而，在高精度的反饋控制系統的設計中澄清了某些模糊觀念。內模原理已線上性定常系統和隨動系統（見伺服系統）的綜合設計中得到有效的套用。
內模原理與波形控制
內模原理指出：若要求一個反饋控制系統具有良好的跟蹤指令以及抵消擾動影響的能力，並且這種對誤差的調節過程結構是穩定的，則在反饋控制環路內部必須包含一個描述外部輸入信號指令信號和擾動信號動力學特性的數學模型，該數學模型就是所謂的“內模”。
結論
基於內模原理，在旋轉dq坐標系下構造出三相逆變電源擾動的內模，理論上可以實現擾動的抑制。將內模原理套用到火箭炮交流伺服系統的位置控制中，解決了前饋-輸出反饋控制策略的局限性。內模原理也是一種基於不變流形的前饋控制策略。在標稱內模原理的基礎上，設計了一種基於跟蹤誤差和內模原理狀態變數的自適應律。
