文档介绍：机自1105班
于佳鹏41140125
于海军41140126
孔阳41140127
SMITH预估补偿控制
定义:
Smith预估控制是一种广泛应用的对纯滞后对象进行补偿的控制方法,是在系统的反馈回路中引入补偿装置,将控制通道传递函数中的纯滞后部分与其他部分分离。
其主要原理是预先估计出被控过程的动态模型,然后将预估器并联在被控过程上,使其对纯滞后过程中特性进行补偿,力图将被控延迟时间的被控量提前送入调节器,因而调节器能提前动作,这样就通过补偿装置消除了纯滞后特性在闭环中的影响。从而可明显地减小过程的超调量,缩短过渡过程时间,有效地改善控制品质,所以它是一种比较理想的大滞后系统控制方案。
实际应用中,表现为给PID控制器并接一个补偿环节,该补偿环节称为Smith预估器。
特点:
预先估计出系统在给定信号下的动态特性,然后由预估器进行补偿,力图使被延迟了的被调量超前反映到调节器,使调节器提前动作,从而减少超调量并加速调节过程。
Smith预估的前提是要获得很精确的数学模型才能起到很好的控制作用。一般当过程参数变化10%~15%时,Smith预估补偿就失去了其良好的控制效果。如果预估模型准确,该方法能后获得较好的控制
效果,从而消除纯滞后对系统的不利影响,使系统品质与被控过程无纯滞后时相同。
应用举例:史密斯预估控制策略在厚规格轧制中的应用
厚度是板带钢最主要的质量指标之一,带钢纵向厚度不均是影响产品质量的一大障碍。因此,热连轧机的一项重要课题就是带钢厚度的自动控制(Automatic Gauge Control),简称AGC。
带钢热连轧过程的一个显著特点是“机械、电气、液压控制系统和轧件间的紧密联系,形成一个复杂的综合系统[2]”。由于实际轧制过程的复杂性、控制对象的非线性、时变性,单纯的AGC控制系统都不能取得较好的控制效果。针对原有压力AGC比例控制的不足,在实际应用中采用PI控制策略[1],并将纯滞后系统的Smith预估控制算法应用到厚规格成品轧制中,大大改善了系统的动态响应特性。
采用史密斯(Smith)预估补偿器与AGC的结合即Smith-AGC控制系统。应用此系统来解决带钢热连轧中对板厚度规格的补偿控制。预先估计被控系统过程的动态模型,然后将预估器并联在被控过程上,使其对过程中的纯滞后特性进行补偿,从而可以明显地减小过程的超调量,缩短过渡过程时间,有效地改善控制品质。添加Simth环节的系统可以更好地控制厚规格轧制的出口厚度。
SMITH预估控制器
在大多数过程控制系统中,不同程度地存在着时间滞后的工艺过程。时间滞后是纯滞后与容量滞后的总称。纯滞后往往是由于物料能量需要经过一个传输过程而形成的,如皮带运输,辊缝传输,成分测
量过程等。
通常,过程的纯滞后时间与其动态常数T的比值时,就被认为是具有较大纯滞后的工艺过程了。在这种情况下,若采用常用的单回路的PID控制,尽管调节器参数进行了特殊的整定,仍然很难获得良好的控制质量。有时严重的超调,甚至使被控参数超过安全限度而引起停机事故,有时则因造成系统的不稳定而危及设备和人身的安全。
冶金工业生产过程大多是含纯滞后,对于时滞过程,由于滞后的影响,使得被调量不能及时控制信号的动作,控制信号的作用只有在延迟τ以后才能反映到被调量;另一方面,当对象受到干扰而