PPT《广义对象纯滞后补偿》

广义对象纯滞后补偿 戴连奎浙江大学控制学院 2016/05/12 问题讨论 某一换热器如右图所示,要求采用蒸汽流量RV 控制工艺介质的出口温度 T2.

试依据下列情况设计相应的控制方案:情况 #1:工艺介质流量 RF 与蒸汽入口压力 PV 均比较稳定;

情况 #2:RF 稳定,而PV 变化频繁;

情况 #3:RF 变化频繁,而PV 比较稳定;

情况 #4:RF 与PV 均变化频繁. 内容纯滞后对控制性能的影响用于纯滞后补偿的Smith预估器改进的Smith纯滞后补偿器仿真举例 问题讨论 (1) 对于下列两个广义对象,试搭建 Simulink 模型,并比较常规PID控制性能;

(2) 对于纯滞后相对较大的被控对象,你能否提出一些补偿方法 ? 过程模型: 常规 PID 控制系统 问题:采用Ziegler-Nichols 或Lambda 整定法确定 PID 参数,并比较其数值大小 详见 SimuLink 模型 …SISODelayPlant / PIDLoop.mdl 过程模型: 仿真例子#1 对于 PID 控制器,Z-N 整定法: Kc = 1.2, Ti =

4 min, Td =

1 min Lambda 整定法: Kc = 0.83, Ti =

4 min , Td =

1 min 仿真例子#2 对于 PID 控制器,Z-N 整定法: Kc = 0.3, Ti =

16 min, Td =

4 min Lambda 整定法: Kc = 0.2, Ti =

4 min , Td =

4 min 对象纯滞后时间对控制系统性能的影响 纯滞后不显著对象: 纯滞后显著对象: 过渡过程时间分析? Smith补偿的基本思路(1957) 基本Smith预估器 基本Smith预估器 #2 详见 SimuLink 模型 …SISODelayPlant / PID_Smith.mdl Smith预估器 的仿真结果(对象特性与模型一致时) 基本 PID控制器:Kc = 0.2, Ti =

4 min , Td =

1 minPID + Smith:Kc = 2, Ti =

4 min , Td =

1 min Smith预估器的仿真结果(对象特性与模型不一致时) 基本 PID控制器:Kc = 0.2, Ti =

4 min , Td =

1 minPID + Smith:Kc = 2, Ti =

4 min , Td =

1 min 改进的Smith预估器 预测误差滤波器: 改进Smith预估器 的仿真结果(对象特性与模型不一致时) PID + Smith:Kc = 2, Ti =

4 min , Td =

1 min 改进Smith预估器与内模控制器 预测误差滤波器: 内模控制器输出无余差条件(讨论) (1)计算 Y(s) / R(s) 、Y(s) / D(s) (2)对于设定值与外部扰动的阶跃变化,使闭环系统输出无余差的条件 小结 了解Smith预估器的设计思想,以减少纯滞后的影响指出Smith预估器的优缺点,当对象特性变化较大时,如何改进Smith预估器通过比较常规PID 、 PID + Smith预估器的控制性能,了解Smith预估器与内模控制可能的应用场合.