单击此处编辑母版标题样式,*,第八章 大迟延控制系统,第一节、补偿纯迟延的常规控制,第二节、预估补偿控制,1,第一节,补偿纯迟延的常规控制,一般大迟延控制系统,/T0.5,，,/T之比越大越不容易控制,微分先行控制方案：微分作用串联在反响回路上,减小超调量，改善动态性能,2,中间反响控制方案,微分作用是独立的，能在被控制量变化时及时根据其变化的速度大小起附加校正作用，微分校正作用与PI调节器的输出信号无关，只在动态时起作用，而在静态时或在被控制量变化速度恒定,时,就失去作用,。,3,PID、微分先行和中间反响三种控制方案的比较,方案,整定参数,超调量,调节时间,PID,=3.2 T,i,7 T,D,0,1.4,55min,微分先行,=3.2 T,i,7 T,D,1.4 T,1,1,1.26,50min,中间反馈,=3.2 T,i,7 T,D,0.4 K,D,1,1.31,54min,可以看到，微分先行和中间反响控制都能有效地克服超调现象，缩短调节时间，有一定使用价值。,被控对象传递函数,4,第二节 预估补偿控制,一、Smith,预估补偿的原理,Smith,预估补偿方案主体思想就是消去特征方程中的,e,s,项,5,Smith补偿系统分析,能消除大迟延对系统过渡过程的影响，使调节过程的品质与过程无迟延环节时的情况一样，只是在时间坐标上向后推迟了一个时间,。,6,可以推导出系统的闭环传递函数为：,可见随动控制经预估补偿，其特征方程中已消去了e,s,项，即消除了纯迟延对系统控制品质的不利影响。分子中的e,s,仅仅将系统控制过程曲线在时间轴上推迟一个,，所以预补偿完全补偿了纯迟延对过程的不利影响。,7,对于定值控制，由上式可知，闭环传递函数由两项组成。第一项为扰动对被控参数的影响；第二项为用来补偿扰动对被控参数影响的控制作用。由于第二项有迟延,，只有,t,2,时产生控制作用，当,t2,时无控制作用。所以,Smith,预估补偿控制应用于定值控制其效果不如随动控制。,8,二、Smith,预估补偿控制,1.抗干扰的,Smith,预估器,在史密斯补偿回路中增加一个反响环节Wf(s),假设要完全不受干扰f(s)的影响，那么只要上式中分子为零，即,9,如果W,f,(s)完全满足条件，系统可完全跟踪设定值，而且对干扰f(s)还可以无差地进行补偿。只是W,f,(s)完全实现不是很容易的，尤其在对象用高阶微分方程来描述时更是如此。,10,问题,：过程的数学模型与实际过程特性之间又有误差，模型的误差会随时间累积起来。,为了克服这一缺点，可采用增益自适应补偿方案。,2.增益自适应补偿方案,11,理想情况下，模型准确复现过程，A/B=1，与Smith方案相同。,非理想情况下，模型与过程有误差，A/B1，根据比值来提供一个自动校正预估器增益的信号D4。,结果说明推导略特征方程中不含纯迟延,12,3.,观测补偿器控制方案,13,闭环特征方程可得,假设WKs的模足够小，闭环特征方程成为,假设WCs=W0s,与Smith方案相同,本方案特点,：对参数的变化不敏感，且不需要时滞环节。,因此，实施起来方便，适应性强。,本方案仅适用于随动控制系统，不适用于定值控制系统；,14,4.改进型史密斯预估器,两个调节器均采用PI调节器,15,