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第七章纯滞后控制技术

1在工业过程（如化工、热工）控制中，由于物料或能量的传输延迟，许多被控制对象具有纯滞后性质。对象的这种纯滞后性质常引起系统产生超调或振荡。所以，具有纯滞后的过程被公认为很难控制的过程。其难控程度随纯滞后时间τ占整个动态过程的份额的增加而增加。27.1施密斯(Smith)预估控制7.2达林（Dahlin)算法3

7.1施密斯(Smith)预估控制4一、施密斯预估控制原理5引入一个与D(s)并联的补偿器，称之为Smith预估器，其传递函数为补偿后系统框图如图所示：则6补偿后的系统闭环传递函数为：补偿后，消除了纯滞后部分的影响，而系统的稳定性无影响，e-τs将控制作用推移了τ时间，系统特性与对象符合。7如图所示，纯滞后补偿的数字控制器由两部分组成：一部分是数字PID控制器；一部分是Smith预估器。二、具有纯滞后补偿的数字控制器8设对象模型为一阶惯性环节加纯滞后，即:其输出1、施密斯预估器910(5)PID的输出：2、纯滞后补偿控制算法步骤：(1)反馈回路偏差：e1(k)=r(k)-c(k)(2)中间变量：(3)Smith预估器的输出：cτ(k)=m(k)-m(k-N)(4)PID控制器的输入：e2(k)=e1(k)-cτ(k)117.2达林（Dahlin)算法12一、大林算法的设计思路大林算法主要解决系统的超调量问题，而快速性是次要的。因此所设计系统的闭环传递函数应具有惯性性质，使输出平滑一些。设被控对象G0(s)是带纯滞后的一阶或二阶惯性环节，即：13又考虑闭环传递函数的物理可实现性，应使其分子也含有纯滞后环节。即大林算法的设计目标是使整个系统的闭环传递函数具有如下形式141、当被控对象为带有纯滞后的一阶惯性环节时代入D(z)式中，得152、当被控对象为带有纯滞后的二阶惯性环节时代入D(z)式中，得16例：对被控对象经的采样和零阶保持后，其广义脉冲传递函数为二、振铃现象及其抑制振铃到底是什么样子？17可见，闭环系统以指数形式较快的趋于稳态值，而控制量则以2T大幅度衰减振荡控制量的Z变换为单位阶跃输入时182、振铃现象产生的根源：1、定义所谓振铃（Ringing）现象，是指数字控制器的输出u(k)以2T大幅度上下摆动。振铃幅度表示为RA。则19对单位阶跃输入，它有极点z=1，如果Фu(z)的极点在负实轴上，且与z=-1接近，则上述两个极点造成的输出瞬态项在不同的时刻可能叠加也可能抵消，导致输出出现波动。下面分析带纯滞后的一阶或二阶惯性环节系统中的振铃现象。20★

对带纯滞后的一阶惯性环节

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