纯滞后补偿控制系统.pptVIP

这表明，系统的稳定性只与观测器有关，而与纯滞后无关。若，其中是不含纯滞后的对象传递函数，则（5-28）与完全补偿时的史密斯预估补偿控制的（5-16）式相同。即控制效果与史密斯预估补偿控制的相同，但本方案对于对象参数的变化不敏感，且不需纯滞后环节，因此，实施方便，适应性强。根据（5-31）与（5-29）式，可以看到：（5-33）因此，本方案对于干扰的影响没有控制作用。它主要用于随动控制系统。010203若考虑的模很大时，有下列近似式：（5-34）闭环特征方程为：（5-35）根据（5-28）与（5-29）式，不论是随动控制系统还是定值控制系统，本方案的控制效果与简单的单回路控制的效果相似。2.方案二Gc(s)GM(s)GK(s)G0(s)GFFYMYR图5-14观测补偿控制方案二(5-36)(5-37)输出Y与设定值R、干扰F间的传递函数是：1(5-39)或写成：3系统的闭环特征方程是：(5-38)2对单回路反馈控制系统，其闭环特征方程是：对方案二，采取与描述函数相类似的分析方法，判别点成为：（5-40）方案二的干扰完全补偿的条件是：（5-41）不失一般性，可把GF并入GC中作为一项考虑，即：（5-42）为满足干扰条件下定值控制的要求，观测器应满足：（5-42）式就可以实现输出与设定值无余差的定值控制。为了随动控制时也能达到无余差的要求，主、副控制器均可选比例积分控制器。这表明，若主、副控制器为比例环节，并满足3.方案三图5-16观测补偿控制方案三Gc(s)GM(s)GK(s)G0(s)GFGRFYMYR方案三结合方案一、二的优点，构成了观测补偿控制方案三。01本方案吸取了方案二的优点，充分利用观测器的观测与估计，发挥观测器回路的超前作用，起到了前馈——反馈控制系统相类似的控制效果。本方案中，由与观测器回路组成的系统提高了系统的稳定性，类似于负反馈的作用。由与观测器回路、主控制器组成的系统起了克服干扰对输出影响的作用，与前馈控制类似。02实施中的几个问题1.观测器的选择观测器应能反应对象的特性，但由于观测器通常采用比例环节或一阶惯性环节实施，因此，考虑动态的一致性，观测器时间常数应比对象时间常数大，对象纯滞后时间大则观测器时间常数也大。2.控制器的选择一般主、副控制器可选用比例积分控制器，方案二中也可采用纯比例控制器。3.参数整定方案一、三应满足GK(s)模尽可能小些，但过分小的放大倍数和大的积分时间会使副回路跟踪缓慢，系统控制特性变差。为此，应根据观测器参数，调整GK(S)的参数使副回路出现临界阻尼的过程特性。对方案二，则应根据不变性原理计算并现场修正参数。主控制器的参数可根据无纯滞后的过程参数进行整定，考虑到观测器的超前作用，可适当减小放大倍数。应用实例从广义角度来说，所有的工业过程控制对象都是具有纯滞后(时滞)的对象。衡量过程具有纯滞后的大小通常采用过程纯滞后和过程惯性时间常数之比。时，称生产过程是具有一般纯滞后的过程。当时，称为具有大纯滞后的过程。第5章纯滞后补偿控制系统5.1纯滞后对控制质量的影响Gf(s)GO(s)Gc(s)Gm(s)RFY图5-1控制系统框图在控制系统中的反馈通道出现纯滞后。这时，可表示为：其中，不含纯滞后，可以求得：(5-4)(5-5)系统的闭环特征方程为：（5-6）010302设开环传递函数为：，则交界频率临界增益，则交界频率临界增益，则交界频率，临界增益T=0稳定条件Kc1绝对稳定=0纯滞后的增加，引起相位滞后增加，从而使交界频率和临界增益降低，将出现两个不良后果：交界频率降低，这意味着进入系统的即使是低频周期性扰动，闭环响应亦将更为灵敏；临界增益降低，这表明为了保