纯滞后过程系统控制方式ppt课件.ppt

纯滞后过程控制,主要内容,问题引出Smith 补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真,常规 PID 控制系统,case1：,case2：,case3：,比例积分控制器,会发生什么情况？,常规PID控制仿真,case1：,case2：,case3：,怎么办？,当过程的纯滞后时间与主导时间常数之比超过0.5时，常规控制器的控制效果比较差。,主要内容,问题引出Smith 纯滞后补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真,Smith预估控制器,Smith预估补偿原理,关键是内部模型！,Smith预估补偿原理,Smith预估补偿器,是否也能改善对噪声的抑止？,Smith预估控制器,PID控制器,Smith预估控制器仿真,仿真 模型一致的情况,Kc= 1.1Ti = 20,Kc= 10Ti = 1,单回路PID,Smith预估,Smith预估控制器仿真,仿真 模型不一致的情况,模型无偏差,模型有偏差,主要内容,问题引出Smith 纯滞后补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真,基本内模控制结构,内模控制器 不是PID控制器,如何构成的？,内模控制器,情况I ：R(s) = 0, D(s) = 幅值为1的阶跃干扰 ,内模控制器,情况II ：D(s) = 0, R(s) 0,内模控制的闭环传递函数,由基本的内模控制结构图，可得：,主要内容,问题引出Smith 纯滞后补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真,实际内模控制器,控制器是内模的逆！是否可以实现？,纯超前环节,分子阶次比分母高,结论：理想控制器不可实现！,实际内模控制器,控制器是内模的逆！是否可以实现？,如果为负，不稳定控制器,分子阶次比分母高,结论：理想控制器不可实现！,用计算机很容易实现！,实际内模控制器,根据以上的结论，我们来设计实际的内模控制器。首先将内部模型分为静态部分和动态部分：,控制器动态近似为模型动态的逆！,如何实现近似？,实际的内模控制器由过程模型除去不可逆部分后剩余部分的逆构成，即,实际内模控制器,将模型的动态部分进行因式分解：,不可逆部分，包括所有的纯滞后和右半平面零点,可逆部分，剩余的环节,实际内模控制器,分子阶次比分母高,怎么办？,加入一个静态增益为1的低通滤波器f,实际内模控制器,设为希望的闭环函数的时间常数,使分母的阶次不小于分子的阶次,主要内容,问题引出Smith 纯滞后补偿器内模控制的结构实际内模控制器内模控制仿真,内模控制仿真1,内模控制仿真1 设定值响应,Tf 1,Tf 4,Tf 10,Tf 20,内模控制仿真1 干扰响应,Tf = 1,Tf = 4,Tf = 10,Tf = 20,内模控制仿真2,Tf 1,Tf 4,Tf 10,Tf 20,完全的内模控制结构,