课程报告过控仿真五次.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

2

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控制器完成仿真。

10s1

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

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：（1-e）

10s110s1

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

G()sf

Ts1

f

4

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：

5

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：

6

记录输出图