内模控制技术解读.ppt

⑷ 加一个滤波器 这时不需要使 为有理，因为PID控制器还没有得到，容许 的分子比分母多项式的阶数高一阶。 由： 展开分子项 ① 选PID控制器的传递函数形式为 ② 比较①②式，用 乘以 ②式 与常规PID控制器参数整定相比，IMC－PID控制器参数整定仅需要调整比例增益。比例增益与 是反比关系， 大，比例增益小， 小，比例增益大。 得： 仿真实例1： 仿真实例2： 4. 内模控制的离散算式 图3－3 离散形式的内模控制 式中， 为过程非最小相位部分， 包含纯滞后， 包含单位圆外的零点， 和 的静态增益均为1。 如果过程包含N个采样周期的纯滞后，则 在过程没有纯滞后的情况下， 。 反映采样过程的固有延迟。 步骤1 因式分解过程模型 如果过程模型中包含有单位圆外的零点 式中， 是 的零点，而且 如果系统没有零点 步骤2 设计控制器 是可调整参数，当 很小，能改善闭环性能，但对模型误差变得敏感；而当 较大时，则相反。 ——采样周期， ——滤波器的时间常数 1.分解模型为 和 2.构造IMC 为了使系统对常值扰动无稳态误差， 3.假设模型匹配，通过仿真选择合适的参数 4.根据系统的实际响应曲线，调整参数 使系统有满意的动态特性。 总结：内模控制器设计步骤 第三章 内模控制技术 第一节 纯滞后特性对控制系统的影响 一、纯滞后特性 衡量过程具有纯滞后的大小通常采用过程纯滞后时间与过程惯性时间常数的比。 时，一般纯滞后过程 时，大纯滞后过程 二、控制系统中纯滞后传递函数模型 典型环节传递函数 1.一阶 2.二阶 3.非自平衡过程 三、纯滞后特性对控制系统的影响 控制系统典型结构 R（s） F（s） Y（s） - + Gc(s) G (s) Gf(s) Gm (s) 三、纯滞后特性对控制系统的影响 1.纯滞后出现在干扰通道 系统的稳定性不受纯滞后特性的影响 2.纯滞后出现在反馈通道 特征根受到纯滞后时间的影响，不利于系统的稳定性，使系统的控制品质变差。 3.纯滞后出现在前向通道 影响系统的稳定性和控制品质。 四、纯滞后系统的MATLAB计算及仿真 1.纯滞后特性的近似 用MATLAB函数命令pade( )来近似其传递函数。 [np,dp]=pade(tan,n) 2.带纯滞后特性闭环系统的近似模型 R（s） Y（s） - Gc(s) G (s) Gm (s) 带纯滞后特性闭环系统的典型结构图 2.带纯滞后特性闭环系统的近似模型 R（s） Y（s） - Gc(s) G (s) Gm (s) 带纯滞后特性闭环系统的近似结构图 Pd(s) 3.仿真实例： 已知大纯滞后系统的被控广义对象传递函数为 设定控制用PID调节器传递函数为 对系统的PID控制与Smith控制分别进行仿真。 PID控制的仿真程序 %L5405a.m n1=[2];d1=[4 1];G1=tf(n1,d1); tau=4;[np,dp]=pade(tau,2);Gp=tf(np,dp); n2=[7.023 4.295 0.06875]; d2=[0.9287 6.095 0];G2=tf(n2,d2); sys=feedback(G1*G2,Gp); [y,t]=step(sys); set(sys,Td,tau);t1=[0:0.01:200];step(sys,t1) PID控制的阶跃响应曲线 超调量：8.7348%，峰值时间：6.5780s，调节时间：7.0166s Smith预估控制的仿真程序 %L1517a.m n1=[2];d1=[4 1];G1=tf(n1,d1); tau=4;[np,dp]=pade(tau,2);Gp=tf(np,dp);