1、内模控制的产生背景

现代控制的局限在于：（1）难以建立精确数学模型；（2）系统参数变化，而且存在外界扰动，造成理想模型的最优控制失去最优性。

2、内模控制概念(Internal Model Conter，IMC)

一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略。

3、内模控制原理

典型的内模控制结构如图1所示，其中，为控制器，为过程模型，为被控过程，为扰动对于输出的影响，为参考输入，为输出值。

                                

                                                                                图1 内模控制原理结构

控制目标：输出逼近参考值（设定值）。

将图1进行等效变化，结果如图2所示，其中虚线框为反馈控制器。

                      

                                                                                图2 等效反馈控制系统结构

则

                                                                                                              (1)

将参考信号和扰动信号都看作输入，则系统输入/输出关系如下：

                                                                                                                     (2)

                                                                                                                     (3)                                        

将式(1)代入式（2）和式（3）中，整理得：

                                                                                                  （4）

                                                                                                  （5）

则，系统闭环响应为:

                                             （6）

其中，反馈信号为

                                                     

分类讨论：当模型精确，即，且，则：

                                               说明模型输出与过程输出相等，反馈信号为零。

在模型精确和无外界扰动输入的条件下，内模控制具有开环结构。这就清楚地表明，对开环稳定的过程而言，反馈的目的是克服过程的不确定性。也就是说，如果过程和过程输入都完全清楚，只需要前馈（开环）控制，而不需要反馈（闭环）控制。事实上，在工业过程控制中，克服扰动是控制系统的主要任务，而模型不确定性也是难免的。此时，图1所示的IMC结构中，反馈信号z就反映了过程模型的不确定性和扰动的影响，从而构成了闭环控制结构。

4、内模控制的性质