滞后系统的控制方法.pdf

科技创新导报 2009 NO.23 Science and Technology Innovation Herald 学 术 论 坛 滞后系统的控制方法 张姣姣 吉建娇 司晶新 许婕 (中国矿业大学信息与电气工程学院 江苏徐州 221116) 摘 要:本文对滞后系统的控制方法进行了研究,阐述了纯滞后对控制系统的危害性并介绍了几种控制方法。 关键词:纯滞后 采样控制 史密斯预估补偿控制 增益自适应预估补偿控制 中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2009)08(b)-0210-01 在工业生产过程中,被控过程除了具 的改变,被控参数必然有所反应,此时再按 控制系统的闭环传递函数为 有容量滞后外,往往还存在程度不同的纯 照被控参数与给定值的偏差及其变化方向 (Y)s( ) G( )s G s ets c 0 滞后。其特点是当控制作用产生后,在滞 与速度来进一步加以校正,校正后又保持 ,该系统已经消除 (R )s ( 1) G( )s G s c 0 后时间范围内,被控变量没有输出响应。 其量不变,再等待一个纯滞后t。这样重复 了纯滞后对系统控制品质的不利影响。分 具有纯滞后特性的过程有化学反应器、管 上述动作规律,一步一步地校正被控参数 子中所含有的ets 项,仅会使被控量y(t)的 道混合、皮带输送、多个设备串联等。 的偏离值,使系统趋向一个新的稳定状态。 输出响应比设定值作用时间滞后时间t , 这种 “调一调、等一等”方法的核心思想 但不影响输出曲线的形状,即不影响系统 1大滞后对控制品质的影响 是避免调节器进行过操作,而宁愿让控制 的控制质量。 以换热器为例,在其热交换过程中,被 作用弱一些,慢一点。以上动作规律若用 2.3预测控制 控量是被加热物料的出口温度,控制量是 调节器来实现,就是每隔一段时间,动作一 预测控制作为一种先进的控制策略, 蒸汽。当改变蒸汽流量后,由于蒸汽通过 次的采样调节器。 具有对模型精度要求低综合控制质量高等 管道输送需要时间,使其对物料出口温度 图1是一个典型的采样控制系统框图。 特点,广泛得应用于各领域中。 的影响存在时间滞后。由上例可见,在大 图中数字控制器相当于前述过程控制系统 模型预测控制 多数被控过程的动态特性中,既包含纯滞 中的调节器;S1、S2表示采样器,它们周期 Control,MPC)又称基于模型的预测控制, 后,又包含惯性时间常数T,通常用t T 的比 性地同时接通或者断开。当S1、S2接通时, 是一种新型的计算机控制算法。它一般包 数字调节器在上述闭合回路中工作,此时 括3个基本要素:预测模型、滚动优化和反 t 偏差e(t)被采样,由采样器S1送入数字调 值来衡量被控过程纯滞后的大小,若T 馈矫正,这3个要素也是预测控制区别于 t 节器,经信号转换与运算,通过采样器S输 其他控制算