文档介绍：基于两级Smith预估的纯滞后系统
串级模糊控制仿真
Simulation of Cascade Fuzzy Control Method for Pure Lag System Based on Two Level Smith Predictors
学生姓名: **
完成日期: 2013年4月20日
摘要
在工业过程中,纯滞后系统普遍存在。针对副回路中含有纯滞后的串级控制系统,对典型的PID串级控制系统加以改进,提出基于主副回路Smith预估补偿的串级模糊控制方法,在主副回路分别加入Smith预估器,并利用模糊控制器为调节器。仿真结果表明,该种控制方法相比传统的PID串级控制方法具有更优的动态特性和鲁棒性。
关键词: 串级模糊控制系统; 纯滞后; Smith预估器
I
Abstract
The large time-delay systems widely exist in industry the pure lag which exists in the inner loop of cascade control systems,the cascade fuzzy control method based on Smith predictors is different Smith predictors are added in the main and inner of the system separately and Fuzzy controller is used as the main result shows that the proposed method is much better than the traditional PID cascade control method in dynamic performance and robustness.
Keywords:Cascade fuzzy control system; Pure lag; Smith predictor
Ⅱ
目录
摘要 ····························································Ⅰ
Abstract··························································Ⅱ
1 概述 1
问题提出 1
历史回顾 2
论文贡献 3
结构及内容 3
2 纯滞后串级控制系统设计理论方法 4
串级控制系统 4
Smith 预估器 6
纯滞后补偿控制系统 9
自适应控制 10
3 两级Smith预估补偿器的设计 14
两级Smith预估补偿器的设计 14
15
算法仿真研究 19
4 纯滞后串级控制系统新型控制算法的设计 23
新型控制算法的设计 23
仿真分析 26
5 结束语 31
31
31
参考文献 32
1 概述
在工业生产过程中,滞后是广泛存在的。系统必然会产生较大的超调和较长的调节时间,使过渡过程变坏,系统的稳定性降低。当对象的纯滞后时间与对象的惯性时间常数之比时,认为是具有纯滞后的过程,采用常规的PID控制器将很难获得良好的控制性能。
对纯滞后系统的控制算法,工程上常见的有PID控制算法、大林算法、Smith预估控制算法和智能控制方法等[1-4]。对于具有纯滞后的串级控制系统,普遍采用的控制方法是基于副回路Smith预估补偿的串级PID控制,即在副回路中加入Smith预估器,预先估计出副回路被控对象在干扰作用下的动态特性,然后由Smith预估器进行补偿,力图使被延时了时间的被控量超前反映到副调节器的输入端,使副调节器提前动作,从而明显的减小超调量和加速调节过程。但这种方法仅仅将滞后补偿到了副回路的外部,只加快了副回路的响应速度,滞后仍然在外回路的内部,控制效果并不是很理想。因此,对纯滞后串级控制系统的研究一直是控制理论的重要课题。
问题提出
对于具有大时间滞后系统的控制,PID控制算法仅仅在模型匹配时能够进行稳定的控制,,PID 算法就无能为力了。而 Smith预估算法则在模型匹配时具有好的性能指标。Smith预估法也叫纯滞后补偿法,设计的目标是引入一个纯滞后环节,即Smith预估器,与被控对象相并联,使补偿后的被控对象的等效传递函数不包括纯滞后项,基于S