课程报告仿真过控五次.pdfVIP

1问题重述………………………..3

2问题分析………………………..3

3模型………………………..4

4问题求解………………………..5

4.1无误差模型Smith预估器仿真……………………5

4.2有误差模型Smith预估器仿真…………………..8

4.3改进Smith预估

器……………………..10

5.小结…………..……………….11

1问题重述

对于Smith预估控制，是否只要PID控制器具有积分功能就能消除余差？与模型是

否存在误差有关系吗？试用仿真方法进行研究。

1−10s

本题中我选取的对象模型为e，设计相应的预估器和PID控制器完成仿

s+

101

真。

2问题分析

针对对象的滞后特性，可考虑采用Smith预估器进行滞后补偿。本题中我们的仿真目标

为：

a.采用Smith预估器后，PID控制器的积分作用能否像一般的单回路控制中一样，用来消

除系统余差

b.采用Smith预估器后，若构建模型为有误差的模型，那么系统能否消除误差？

对于Smith预估控制，其框图和补偿原理为：

其中，,

则有

而改进的Smith预估器为：

3模型

如图所示，典型PID控制器（上）与Smith预估器（下），共用同一扰动D，对象

1−10s1−10s

模型为e，则相应的预估器为：（e）

1-

s+s+

101101

同理，可以根据改进的Smith预估器，相应的回路模型为：

其中，添加1

()

Gs=

fTs+1

f

4问题求解

4.1无误差模型Smith预估器仿真

首先对模型的控制器进行参数整定：

由于此时Smith预估控制器的模型估计无误差，故此时Smith预估控制回路的广义对象

为一阶惯性环节，不具备纯滞后环节（补偿后等效为无纯滞后环节），在纯比例作用下不会

产生等幅振荡信号，故此处无法采用响应曲或临界比例度法来整定参数。此处按照经

验以整定设置参数如下：

对经典PID控制器进行参数整定，记录kcmax=4时的参数和输出如下：

Pu=(300-200)/3=33.3s

由此可设置PID参数为：

Kc=0.6Kcmax=2.4,Ti=0.5Pu=16.6,Td=0.12Pu=4;

分析Smith预估器和PID控制器输出，并进行比较

对Smith预估器，

设定阶跃输入和扰动输入为：

记录输出图像为：

对PID控制器，阶跃信号和干扰信号设置相同，得到的输出为：

两图对比我们可以得到：

a)引入Smith预估器后，系统的动态性能更好，滞后时间变小，且调节时间缩短；

b)超调量也