smith预估控制算法仿真设计实验x

1、华北电力大学实验报告实验名称：Smith预估控制算法设计仿真实验课程名称：计算机控制技术与系统学生姓名：学 号:专业班级:、实验名称Smith预估控制算法设计仿真实验二、实验目的在控制算法学习的基础上，根据给定对象特性设计 smith预估 控制器算法，并利用Matlab软件进行仿真实验，同时与 PID算法控 制算法进行比较，加深对该控制算法的掌握和理解。三、实验仪器MATLAB R2014a 四、实验内容设广义被控对象为:H(s)G(s) G(s)e sse1 T1s控制系统框图为:y(n)y1( n)R(s)e1 e2+Gp(s)p(s) TGo(s)(1 e s)KH(s)G(s)e s取

2、t=1、t =2、G2.88，经采样(T=1s)保持后，其广义对象z传 递函数为c0.2934G0(z)2sz 0.7066 ,而e转换为2个单位迟延。控制器参数：Kp=0.5, Ki=0.2 , Kd=d五、实验要求：(1) Smith预估控制算法，作给定值扰动和外部扰动响应实验，并 绘制控制器输出P和系统输出y响应曲线。(2) 被控对象不变，采用理想 PID进行给定值扰动和外部扰动响应 实验，并绘制控制器输出P和系统输出y响应曲线。六、实验过程使用MATLAB!助设计软件simulink仿真，构造了如下仿真结构图上半部是加入了 Smith预估控制算法的系统，下半部是没加入 Smith预估控

3、制算法的系统。广义对象z传递函数为G0（z）程序为：sys=tf（1,2.88,1.0.2934z 0.7066，而e2s转换为2个单位迟延。inputdelay,2) ； sys1=c2d(sys,1, zoh)sys1 =0.2934zA(-2) *z - 0.7066Sample time: 1 sec onds其中，上下半部系统控制器参数：Kp=0.5，Ki=0.2，Kd=0。在上下半部系统30s时加入内部扰动，60s时加入外部扰动，得出 控制器输出曲线如下：其中蓝色曲线是加入了 Smith预估控制算法的系统，绿色曲线是没 有加入Smith预估控制算法的系统。系统输出曲线如下：思考和讨

4、论(1) 分析两类控制算法对带迟延对象的控制效果。(2) 根据实验分析Smith预估控制算法的优点是什么，若采用PID算法解决同类问题效果如何？七、实验结果分析与思考讨论由实验得出的两张图可以看出，在 30S加入内扰时，加入了 Smith预估控制算法的系统其控制器曲线更加平缓，波动比不加入 的系统更小，同时控制器仿真更快速，系统输出曲线波动更小，受 到的扰动更小。而在60S加入外扰时，系统控制器曲线以及系统输 出曲线波动幅度更小，控制过程更加平滑，更容易趋于稳定。从上面分析可以得出Smith预估控制器在控制纯迟延对象时具 有明显优势，对二次扰动的克服 能力尤其强；而普通PID控制器在 对纯迟延

5、的对象进行控制时，由于对象含有纯迟延环节，使得扰动和调节阀的调节作用都要滞后一个迟延时间T才能显现出来，故造 成控制往往不及时，超调量较大，调节时间较长等控制品质的下降。Smith 预估控制器给对象的纯迟延部分做了补偿，使补偿后的 系统纯迟延不能对控制品质产生影响，故控制更为及时，控制效果 较好。八、实验心得本次实验过程中，最为困难的过程便是构造结构图的过程。这 个过程更需要仔细与耐心，一个环节链接出现差错会导致整个系统 的仿真出现问题。通过本次实验，我了解了如何利用 MATLAB勺辅助软件 Simulink 仿真构造系统结构图以及得到系统输出以及控制器的曲线。 也通过实验了解了加入 Smith 预估控制算法勺系统具有更加优秀勺 调节系统勺能力，受到扰动勺影响也更小，调节过程更平缓，知道 了 Smith 预估控制算法勺优越性。加深了对该控制算法勺掌握，通 过与 PID