大滞后控制系统课件

1、大滞后补偿控制大滞后补偿控制大滞后带来的影响大滞后带来的影响大滞后过程的预估补偿控制大滞后过程的预估补偿控制增益自适应的预估补偿控制增益自适应的预估补偿控制大滞后带来的影响大滞后带来的影响由于过程控制通道中纯滞后的存在，被控由于过程控制通道中纯滞后的存在，被控量不能及时反映系统承受的扰动。量不能及时反映系统承受的扰动。扰动量扰动量影响的反映要依靠被控参数的检测，由于影响的反映要依靠被控参数的检测，由于滞后的存在，反映时间滞后，因而开始调滞后的存在，反映时间滞后，因而开始调节的时间也滞后节的时间也滞后调节不及时。调节不及时。过程会产生明显的超调量和较长的调节时过程会产生明显的超调量和较长的调节时

2、间。（原因是调节不及时）间。（原因是调节不及时）大滞后的界定与控制方案大滞后的界定与控制方案控制方案。须采用特殊的控制效果不好，采用必控制和前馈）实践证明，采用串级（。之比大于控制通道时间常数与过程时间）大滞后过程：纯滞后（23 . 01T大滞后过程的预估补偿控制大滞后过程的预估补偿控制基本思想：按照过程特性，预估基本思想：按照过程特性，预估出一种模型加入到反馈控制系统出一种模型加入到反馈控制系统中，以补偿过程的动态特性。中，以补偿过程的动态特性。Smith预估补偿控制预估补偿控制)(sGC)(sGPDsPesG)()(sX)(sY)(sF。的输出信号为反馈信号以函数，为过程控制通道的传递分开

3、，并以基本思想：将)()()(sGsGesGPPsP提出等效补偿的方法。此，是不可分割的，因与程，代表实际的被控过注意：SmithesGesGsPsP)()(Smith预估补偿控制系统预估补偿控制系统)(sGC)(sGfsPesG)()(sX)(sY)(sF)(sGPse)(sU)1)(sPesGSmith预估补偿控制等效框图预估补偿控制等效框图)(2sY)(sGCsPesG)()(sX)(sY)1)(sPesG)(sU)(sY)(1sYsPCPCssPsPsPCesGsGsGsGsXsYesYsYesGesGsYsYsYsYsYesGsGsYsX)()(1)()()()(1)()()1)()

4、()()()()()()()()()(211)(sGCse)(sX)(sY)(sGP)(sU)(1sY。推迟一个制过程曲线在时间轴上仅仅将控的完全相同。至于分子中质与无纯滞后制品质的影响，系统品控，消去了纯滞后对系统程消去了递函数特征方经过预估补偿，闭环传sseeSmith补偿的实现补偿的实现用近似数学模型模拟纯滞后环节用近似数学模型模拟纯滞后环节帕德帕德一阶和二阶近似式一阶和二阶近似式帕德一阶近似式帕德一阶近似式）（帕德一阶近似式：s211-12-11-s212s21s2-1ssee12s21s-112s21s112s2112s2-12222ssee帕德二阶近似式：帕德二阶近似式帕德二阶近似

5、式帕德近似式的实现帕德近似式的实现2s2111)(sX)(sY2s211)(sX)(sYs6111Smith补偿控制系统框图补偿控制系统框图)(2sY)(sGCsPesG)()(sX)(sY)(sU)(1sYs6111s2112)(sGP)(fsG用计算机实现纯滞后补偿用计算机实现纯滞后补偿)()()(S)() 1()()()()()()()(:TNT1)()(2NkmkmkymithkukukukykykrkykrkeesTKesGsGsPPsP补偿器输出为：控制器输出：反馈回路的偏差个周期，信号延迟设采样周期为为：设被控对象的传递函数)(sGC)(kysPesG)()(sR)(sY)(km

6、)(sGPse)(kusPPsPesTKesGs)(1)1)()G（补偿器传递函数：)(Nkm )(kyPPTTTKbeaNkukubkyakySmithP,)()() 1()(其中：预估控制算式：Smith预估补偿控制存在的问题预估补偿控制存在的问题产中应用。分敏感，因此难于在生且对模型十象精确的数学模型，而补偿器要知道被控对）由于（。量扰动的抑制效果要好果比对干扰控制对给定值的跟随效预估补偿时无控制作用，所以当时产生控制作用只有SmithSmithtt2,) 1 (增益自适应预估补偿控制增益自适应预估补偿控制B)(sU)(sGCsPesG)()(sX)(sY)(sF)(sGPseA/Bs1

7、A)(1sd)(2sd加热炉温度预估补偿控制加热炉温度预估补偿控制轧钢车间加热炉多点平均温度反馈轧钢车间加热炉多点平均温度反馈控制系统控制系统 系统主要配置：系统主要配置：六台设有断偶报警六台设有断偶报警装置的温度变送器、三台高值选择装置的温度变送器、三台高值选择器、一台加法器、一台器、一台加法器、一台PID调节器调节器和一台电和一台电/气转换器气转换器加热炉温度反馈控制系统流程图加热炉温度反馈控制系统流程图3ITT1TT2SHTT3TT4SHTT5TT6SHPI /PID定值器1I2IITImI燃料空气系统简介统），可经济燃烧。少（比值控制系变化按比例地增加或减动跟随燃料量的进入加热炉，风量

8、能自引风特性的喷嘴加热炉燃料：通过具有平均加法器：实现三个信号仍能正常工作；中有一个断偶时，系统：当每对热电偶采用高值选择器SH ) 110)(1120(06. 1)()()(110107. 0)(11209 . 9)(801801ssesGsGsGssGsesGsmPCms：广义被控对象数学模型检测与变送器模型：加热炉数学模型：间和超调量都很大。器，过渡过程的调节时调节，若采用普通的由于PIDT75. 0/112006.1)(1109010sesGessPCs所以，由于) 110)(1120(06. 1)()()(801ssesGsGsGsmPCSmith预估补偿控制方案预估补偿控制方案)(

9、sGCTIIse90mI112006. 1sSmith预估补偿器预估补偿器s-e112006. 1sSmith预估补偿控制分析预估补偿控制分析112006. 1)1 (112006. 1112006. 1)(909090sesesesGPIDSmithsssPC等效传递函数为：象和补偿环节，对象包括原来的广义对控制的预估补偿环节后，加入制品质。很容易且得到较高的控的整定变得含纯滞后环节，调节器中，不再包）等效被空对象（)(1sGPC.2特性参数会发生变化数量不同而间长短、每次处理工件由于使用时性，而加热炉在工作中和相对稳定象的模型有较高的精度对预估补偿控制要求广义）（Smith增益自适应补偿控

10、制方案增益自适应补偿控制方案BIse90ITT1TT2SHPI /PID自适应IAIITI燃料TT1TT2SHTT1TT2SH112006.1s定值器mI等效框图等效框图AIIBII110206. 1sI)(sGCses90112006. 1*TIse90PID自适应mI增益自适应增益自适应PID控制的实现控制的实现06. 180. 1112006. 1112080. 1/108. 106. 19090seIseIIIIIIIIIsmsmAAm也随之增大，即：的输出信号增大，故除法器下，因广义对象的输出在相同的操作变量，变化到益从假设广义对象的静态增112080. 1)()()(112080. 1112006. 106. 180. 1ssIsIsGPIDIssIIIImommB模