大滯后控制系統(tǒng)課件

1、大滯后補(bǔ)償控制大滯后補(bǔ)償控制大滯后帶來的影響大滯后帶來的影響大滯后過程的預(yù)估補(bǔ)償控制大滯后過程的預(yù)估補(bǔ)償控制增益自適應(yīng)的預(yù)估補(bǔ)償控制增益自適應(yīng)的預(yù)估補(bǔ)償控制大滯后帶來的影響大滯后帶來的影響由于過程控制通道中純滯后的存在，被控由于過程控制通道中純滯后的存在，被控量不能及時(shí)反映系統(tǒng)承受的擾動(dòng)。量不能及時(shí)反映系統(tǒng)承受的擾動(dòng)。擾動(dòng)量擾動(dòng)量影響的反映要依靠被控參數(shù)的檢測，由于影響的反映要依靠被控參數(shù)的檢測，由于滯后的存在，反映時(shí)間滯后，因而開始調(diào)滯后的存在，反映時(shí)間滯后，因而開始調(diào)節(jié)的時(shí)間也滯后節(jié)的時(shí)間也滯后調(diào)節(jié)不及時(shí)。調(diào)節(jié)不及時(shí)。過程會(huì)產(chǎn)生明顯的超調(diào)量和較長的調(diào)節(jié)時(shí)過程會(huì)產(chǎn)生明顯的超調(diào)量和較長的調(diào)節(jié)時(shí)

2、間。（原因是調(diào)節(jié)不及時(shí)）間。（原因是調(diào)節(jié)不及時(shí)）大滯后的界定與控制方案大滯后的界定與控制方案控制方案。須采用特殊的控制效果不好，采用必控制和前饋）實(shí)踐證明，采用串級(jí)（。之比大于控制通道時(shí)間常數(shù)與過程時(shí)間）大滯后過程：純滯后（23 . 01T大滯后過程的預(yù)估補(bǔ)償控制大滯后過程的預(yù)估補(bǔ)償控制基本思想：按照過程特性，預(yù)估基本思想：按照過程特性，預(yù)估出一種模型加入到反饋控制系統(tǒng)出一種模型加入到反饋控制系統(tǒng)中，以補(bǔ)償過程的動(dòng)態(tài)特性。中，以補(bǔ)償過程的動(dòng)態(tài)特性。Smith預(yù)估補(bǔ)償控制預(yù)估補(bǔ)償控制)(sGC)(sGPDsPesG)()(sX)(sY)(sF。的輸出信號(hào)為反饋信號(hào)以函數(shù)，為過程控制通道的傳遞分開

3、，并以基本思想：將)()()(sGsGesGPPsP提出等效補(bǔ)償?shù)姆椒?。此，是不可分割的，因與程，代表實(shí)際的被控過注意：SmithesGesGsPsP)()(Smith預(yù)估補(bǔ)償控制系統(tǒng)預(yù)估補(bǔ)償控制系統(tǒng))(sGC)(sGfsPesG)()(sX)(sY)(sF)(sGPse)(sU)1)(sPesGSmith預(yù)估補(bǔ)償控制等效框圖預(yù)估補(bǔ)償控制等效框圖)(2sY)(sGCsPesG)()(sX)(sY)1)(sPesG)(sU)(sY)(1sYsPCPCssPsPsPCesGsGsGsGsXsYesYsYesGesGsYsYsYsYsYesGsGsYsX)()(1)()()()(1)()()1)()

4、()()()()()()()()()(211)(sGCse)(sX)(sY)(sGP)(sU)(1sY。推遲一個(gè)制過程曲線在時(shí)間軸上僅僅將控的完全相同。至于分子中質(zhì)與無純滯后制品質(zhì)的影響，系統(tǒng)品控，消去了純滯后對(duì)系統(tǒng)程消去了遞函數(shù)特征方經(jīng)過預(yù)估補(bǔ)償，閉環(huán)傳sseeSmith補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)用近似數(shù)學(xué)模型模擬純滯后環(huán)節(jié)用近似數(shù)學(xué)模型模擬純滯后環(huán)節(jié)帕德帕德一階和二階近似式一階和二階近似式帕德一階近似式帕德一階近似式）（帕德一階近似式：s211-12-11-s212s21s2-1ssee12s21s-112s21s112s2112s2-12222ssee帕德二階近似式：帕德二階近似式帕德二階近似

5、式帕德近似式的實(shí)現(xiàn)帕德近似式的實(shí)現(xiàn)2s2111)(sX)(sY2s211)(sX)(sYs6111Smith補(bǔ)償控制系統(tǒng)框圖補(bǔ)償控制系統(tǒng)框圖)(2sY)(sGCsPesG)()(sX)(sY)(sU)(1sYs6111s2112)(sGP)(fsG用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)純滯后補(bǔ)償用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)純滯后補(bǔ)償)()()(S)() 1()()()()()()()(:TNT1)()(2NkmkmkymithkukukukykykrkykrkeesTKesGsGsPPsP補(bǔ)償器輸出為：控制器輸出：反饋回路的偏差個(gè)周期，信號(hào)延遲設(shè)采樣周期為為：設(shè)被控對(duì)象的傳遞函數(shù))(sGC)(kysPesG)()(sR)(sY)(km

6、)(sGPse)(kusPPsPesTKesGs)(1)1)()G（補(bǔ)償器傳遞函數(shù)：)(Nkm )(kyPPTTTKbeaNkukubkyakySmithP,)()() 1()(其中：預(yù)估控制算式：Smith預(yù)估補(bǔ)償控制存在的問題預(yù)估補(bǔ)償控制存在的問題產(chǎn)中應(yīng)用。分敏感，因此難于在生且對(duì)模型十象精確的數(shù)學(xué)模型，而補(bǔ)償器要知道被控對(duì)）由于（。量擾動(dòng)的抑制效果要好果比對(duì)干擾控制對(duì)給定值的跟隨效預(yù)估補(bǔ)償時(shí)無控制作用，所以當(dāng)時(shí)產(chǎn)生控制作用只有SmithSmithtt2,) 1 (增益自適應(yīng)預(yù)估補(bǔ)償控制增益自適應(yīng)預(yù)估補(bǔ)償控制B)(sU)(sGCsPesG)()(sX)(sY)(sF)(sGPseA/Bs1

7、A)(1sd)(2sd加熱爐溫度預(yù)估補(bǔ)償控制加熱爐溫度預(yù)估補(bǔ)償控制軋鋼車間加熱爐多點(diǎn)平均溫度反饋軋鋼車間加熱爐多點(diǎn)平均溫度反饋控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 系統(tǒng)主要配置：系統(tǒng)主要配置：六臺(tái)設(shè)有斷偶報(bào)警六臺(tái)設(shè)有斷偶報(bào)警裝置的溫度變送器、三臺(tái)高值選擇裝置的溫度變送器、三臺(tái)高值選擇器、一臺(tái)加法器、一臺(tái)器、一臺(tái)加法器、一臺(tái)PID調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器和一臺(tái)電和一臺(tái)電/氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器加熱爐溫度反饋控制系統(tǒng)流程圖加熱爐溫度反饋控制系統(tǒng)流程圖3ITT1TT2SHTT3TT4SHTT5TT6SHPI /PID定值器1I2IITImI燃料空氣系統(tǒng)簡介統(tǒng)），可經(jīng)濟(jì)燃燒。少（比值控制系變化按比例地增加或減動(dòng)跟隨燃料量的進(jìn)入加熱爐，風(fēng)量

8、能自引風(fēng)特性的噴嘴加熱爐燃料：通過具有平均加法器：實(shí)現(xiàn)三個(gè)信號(hào)仍能正常工作；中有一個(gè)斷偶時(shí)，系統(tǒng)：當(dāng)每對(duì)熱電偶采用高值選擇器SH ) 110)(1120(06. 1)()()(110107. 0)(11209 . 9)(801801ssesGsGsGssGsesGsmPCms：廣義被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型檢測與變送器模型：加熱爐數(shù)學(xué)模型：間和超調(diào)量都很大。器，過渡過程的調(diào)節(jié)時(shí)調(diào)節(jié)，若采用普通的由于PIDT75. 0/112006.1)(1109010sesGessPCs所以，由于) 110)(1120(06. 1)()()(801ssesGsGsGsmPCSmith預(yù)估補(bǔ)償控制方案預(yù)估補(bǔ)償控制方案)(

9、sGCTIIse90mI112006. 1sSmith預(yù)估補(bǔ)償器預(yù)估補(bǔ)償器s-e112006. 1sSmith預(yù)估補(bǔ)償控制分析預(yù)估補(bǔ)償控制分析112006. 1)1 (112006. 1112006. 1)(909090sesesesGPIDSmithsssPC等效傳遞函數(shù)為：象和補(bǔ)償環(huán)節(jié)，對(duì)象包括原來的廣義對(duì)控制的預(yù)估補(bǔ)償環(huán)節(jié)后，加入制品質(zhì)。很容易且得到較高的控的整定變得含純滯后環(huán)節(jié)，調(diào)節(jié)器中，不再包）等效被空對(duì)象（)(1sGPC.2特性參數(shù)會(huì)發(fā)生變化數(shù)量不同而間長短、每次處理工件由于使用時(shí)性，而加熱爐在工作中和相對(duì)穩(wěn)定象的模型有較高的精度對(duì)預(yù)估補(bǔ)償控制要求廣義）（Smith增益自適應(yīng)補(bǔ)償控

10、制方案增益自適應(yīng)補(bǔ)償控制方案BIse90ITT1TT2SHPI /PID自適應(yīng)IAIITI燃料TT1TT2SHTT1TT2SH112006.1s定值器mI等效框圖等效框圖AIIBII110206. 1sI)(sGCses90112006. 1*TIse90PID自適應(yīng)mI增益自適應(yīng)增益自適應(yīng)PID控制的實(shí)現(xiàn)控制的實(shí)現(xiàn)06. 180. 1112006. 1112080. 1/108. 106. 19090seIseIIIIIIIIIsmsmAAm也隨之增大，即：的輸出信號(hào)增大，故除法器下，因廣義對(duì)象的輸出在相同的操作變量，變化到益從假設(shè)廣義對(duì)象的靜態(tài)增112080. 1)()()(112080. 1112006. 106. 180. 1ssIsIsGPIDIssIIIImommB模