第6-7章大纯滞后控制系统.ppt

1、过程控制,6-7 大纯滞后控制,6-7 大纯滞后控制,被控过程除了具有容积滞后外，往往存在程度不同的纯滞后(纯时延),混合器到网前箱纯滞后达90s,6-7 大纯滞后控制,通常用T衡量过程纯时延的大小。 T0.3，称之为大纯时延过程。 大纯时延过程被公认为较难控制的过程。,主要原因： (1)控制作用所根据的测量信号提供不及时，在输出(即被控量)发生变化后一段时间，调节器才发出校正作用。 (2)干扰作用不能及时被发现。 (3)由控制理论角度，纯时延的增加会引起开环相频特性相角滞后的增大，其开环频率特性包围(-l，j0)点的可能性也增大，从而使闭环系统的稳定裕度下降。,6-7 大纯滞后控制,在控制要

2、求不是很高场合的措施 首先采用常规调节器适应性强、调整方便的特点，经过仔细个别的参数整定。 可以在常规控制的基础上稍加改动，采用微分先行控制方案和中间反馈控制方案 。 采样控制,6-7 大纯滞后控制,微分先行控制方案,6-7 大纯滞后控制,中间反馈控制方案,6-7 大纯滞后控制,PID、微分先行、中间反馈三种控制方案过渡过程比较,6-7 大纯滞后控制,下表说明微分先行和中间反馈控制都能有效地克服超调,但几种方案表明：被调量都存在较大超调,且响应速度很慢,如果控制精度要求很高,则需要采取其它控制手段。,6-7 大纯滞后控制,史密斯（Smith）预估控制系统：其特点是预先估计出过程在干扰作用下的动

3、态特性，然后由预估器进行补偿，力图使被时延了时间的被控量超前反映到调节器的输入端，使调节器提前动作，从而明显地减小超调量和加速调节过程。,6-7 大纯滞后控制,：是被控过程除去纯滞后环节后的传递函数。,：是史密斯预估器的传递函数。,如无预估器，则由调节器输出到被控量之间的传递函数为：,6-7 大纯滞后控制,采用预估补偿器后，调节量与反馈到调节器的信号之间的传递函数是两个并联通道之和,预估补偿器的传递函数为：,6-7 大纯滞后控制,史密斯预估器实施框图：,6-7 大纯滞后控制,在闭环系统的特征方程中，已不包含纯延时项。即该系统已经消除了纯时滞对系统控制品质的影响，只是被控量的响应比设定值迟延了时

4、间。 从史密斯预估补偿原理可知，预估器模型与过程特性的精度密切相关。因此，无论是模型的精度或者运行条件的变化都将影响控制效果。为了克服这一缺点，在史密斯预估控制的基础上提出了增益自适应补偿控制方案，称之为改进型史密斯预估控制系统 。,6-7 大纯滞后控制,改进型史密斯预估控制系统,6-7 大纯滞后控制,大纯滞后过程的采样控制,采样控制是一种定周期的断续控制方式，即控制器以一定的时间间隔T采样一次被控参数，与设定值进行比较，经控制运算输出控制信号，然后保持该控制信号不变，采样时间T必须大于纯滞后时间o。经过T时间后，采样并计算一次偏差信号，再一次输出控制信号，并保持新控制信号不变；。这样重复动作，一步一步地校正被控参数的偏差值，直至系统达到稳定状态。这种“调一调，等一等”的方案的核心思想就是要避免控制器进行过操作，宁愿让控制作用慢一点。以上方案可用采样调节器来实现。由于采样控制方案是应用比较早的大滞后过程控制方案，在模拟仪表中专