第七章 純滯后課件

第七章純滯后控制技術(shù)

1在工業(yè)過(guò)程（如化工、熱工）控制中，由于物料或能量的傳輸延遲，許多被控制對(duì)象具有純滯后性質(zhì)。對(duì)象的這種純滯后性質(zhì)常引起系統(tǒng)產(chǎn)生超調(diào)或振蕩。所以，具有純滯后的過(guò)程被公認(rèn)為很難控制的過(guò)程。其難控程度隨純滯后時(shí)間τ占整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程的份額的增加而增加。27.1施密斯(Smith)預(yù)估控制7.2達(dá)林（Dahlin)算法3

7.1施密斯(Smith)預(yù)估控制4一、施密斯預(yù)估控制原理5引入一個(gè)與D(s)并聯(lián)的補(bǔ)償器，稱之為Smith預(yù)估器，其傳遞函數(shù)為補(bǔ)償后系統(tǒng)框圖如圖所示：則6補(bǔ)償后的系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)為：補(bǔ)償后，消除了純滯后部分的影響，而系統(tǒng)的穩(wěn)定性無(wú)影響，e-τs將控制作用推移了τ時(shí)間，系統(tǒng)特性與對(duì)象符合。7如圖所示，純滯后補(bǔ)償?shù)臄?shù)字控制器由兩部分組成：一部分是數(shù)字PID控制器；一部分是Smith預(yù)估器。二、具有純滯后補(bǔ)償?shù)臄?shù)字控制器8設(shè)對(duì)象模型為一階慣性環(huán)節(jié)加純滯后，即:其輸出1、施密斯預(yù)估器910(5)PID的輸出：2、純滯后補(bǔ)償控制算法步驟：(1)反饋回路偏差：e1(k)=r(k)-c(k)(2)中間變量：(3)Smith預(yù)估器的輸出：cτ(k)=m(k)-m(k-N)(4)PID控制器的輸入：e2(k)=e1(k)-cτ(k)117.2達(dá)林（Dahlin)算法12一、大林算法的設(shè)計(jì)思路大林算法主要解決系統(tǒng)的超調(diào)量問(wèn)題，而快速性是次要的。因此所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)應(yīng)具有慣性性質(zhì)，使輸出平滑一些。設(shè)被控對(duì)象G0(s)是帶純滯后的一階或二階慣性環(huán)節(jié)，即：13又考慮閉環(huán)傳遞函數(shù)的物理可實(shí)現(xiàn)性，應(yīng)使其分子也含有純滯后環(huán)節(jié)。即大林算法的設(shè)計(jì)目標(biāo)是使整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)具有如下形式141、當(dāng)被控對(duì)象為帶有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)時(shí)代入D(z)式中，得152、當(dāng)被控對(duì)象為帶有純滯后的二階慣性環(huán)節(jié)時(shí)代入D(z)式中，得16例：對(duì)被控對(duì)象經(jīng)的采樣和零階保持后，其廣義脈沖傳遞函數(shù)為二、振鈴現(xiàn)象及其抑制振鈴到底是什么樣子？17可見，閉環(huán)系統(tǒng)以指數(shù)形式較快的趨于穩(wěn)態(tài)值，而控制量則以2T大幅度衰減振蕩控制量的Z變換為單位階躍輸入時(shí)182、振鈴現(xiàn)象產(chǎn)生的根源：1、定義所謂振鈴（Ringing）現(xiàn)象，是指數(shù)字控制器的輸出u(k)以2T大幅度上下擺動(dòng)。振鈴幅度表示為RA。則19對(duì)單位階躍輸入，它有極點(diǎn)z=1，如果Фu(z)的極點(diǎn)在負(fù)實(shí)軸上，且與z=-1接近，則上述兩個(gè)極點(diǎn)造成的輸出瞬態(tài)項(xiàng)在不同的時(shí)刻可能疊加也可能抵消，導(dǎo)致輸出出現(xiàn)波動(dòng)。下面分析帶純滯后的一階或二階慣性環(huán)節(jié)系統(tǒng)中的振鈴現(xiàn)象。20★

對(duì)帶純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)