纯滞后补偿控制系统ppt课件.ppt
《纯滞后补偿控制系统ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《纯滞后补偿控制系统ppt课件.ppt(40页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、1,第八章 纯滞后补偿控制系统,从广义上讲,所有的工业过程控制对象都是具有纯滞后的对象。衡量过程具有纯滞后的大小通常通过过程纯滞后时间和过程惯性时间常数T之比/T。 /T0.3时,称生产过程为具有大纯滞后的过程。一般的纯滞后过程可以通过常规控制系统得到较好的控制效果。而当纯滞后较大时,则用常规控制系统较难奏效。目前克服大纯滞后的方法主要有史密斯预估补偿控制,自适应史密斯预估补偿控制、观测补偿器控制、内部模型控制(IMC)等。,2,8.5 内部模型控制(IMC)内模控制(Internal Model Control)是由Caricia和Morari于1982年提出的一种基于对象数学模型的新型控制
2、策略。 由于它设计简单, 跟踪和控制性能好, 鲁棒性强, 能消除不可测干扰的影响, 因此已被广泛应用在工业上。 同时由于它结构清晰, 易于进行系统分析, 因此也是一种剖析较为复杂的系统(如预测控制等)的机理的有力工具。,3,8.5.1内模控制的基本原理 内模控制要借助计算机实现, 本节采用脉冲传递函数模型。 1. 内模控制的结构 图8-1所示为最常见的反馈系统, 其中, y(z)、 ysp(z)和d(z)分别是系统的输出、 设定值和不可测干扰, u(z)是对象的控制输入。 G(z)和C(z)分别是对象控制通道和控制器的脉冲传递函数。,4,图 8-1简单采样控制系统,5,简单控制系统的反馈信号是
3、对象的输出y(z), 这就使得不可测扰动d(z)的影响会和控制作用u(z)的影响混杂在一起, 因而y(z)不能完全反映d(z), 也就得不到及时的补偿。 图8-2所示的内模控制系统引入了数学模型, 反馈量也由y(z)变为扰动的估计量, 如果模型正确, 即 , 则, 因此反馈信息中只含有不可测扰动d(z)的信息。,6,图 8-2内模控制系统,7,将内模控制系统的结构稍做变化, 图8-2 中虚线方框包含的部分即是简单反馈中的控制器C(z)的等价结构, 因而,(8-1),8,式(8-1)分母中的负号表示C(z)内部的u(z)的反馈是正反馈。 由简单控制系统可知:,(8-2),(8-3),9,将式(8
4、-1)代入式(8-2)、 式(8-3), 整理后可得闭环系统的脉冲传递函数为,(8-4),(8-5),10,因此, 内模控制系统的闭环响应为,(8-6),11,而反馈信号式(3.2-7)清楚地告诉我们, 如果没有外界扰动, 即d(z)=0, 且内部模型准确, ,那么 。 这时, 内模控制系统是一个开环结构的系统。 如果内部模型准确, 而d(z)0, 那么它是扰动反馈的系统。 如果没有扰动d(z)=0, 那么 反映的是对象模型的误差信息, 因此在IMC结构中, 反映的是对象不确定性和扰动的共同影响。 明确这一点, 对 的建模也是很有好处的。 ,(8-7),12,2. 内模控制的主要性质1) 对偶
5、稳定性由式(8-4)和(8-5)知, 内模控制系统的闭环特征方程为即,(8-8),13,当模型准确时, , 闭环特征方程可简化成 (3.2-9)因此, 内模控制系统稳定的充要条件是GIMC(z)和G(z)的所有极点都在单位圆内, 即要求GIMC(z)和G(z)都是稳定的。 IMC的这个性质称为对偶稳定性。 ,14,从该性质可知, 若对象是开环稳定的(即G(z)的特征根均在单位圆内), 那么只要设计的内模控制器GIMC(z)是稳定的, 则整个IMC闭环控制系统必然是稳定的。 而对于简单控制系统, 即使G(z)是稳定的, C(z)也是稳定的, 它们构成的简单控制系统也未必是稳定的, 还需要通过各种
6、稳定性分析方法和判据来判定。 相比较而言, IMC的稳定性分析和设计显得简单、 清晰。 对于开环不稳定对象, 在使用IMC之前, 可以先用简单反馈控制使之稳定, 再结合IMC进行控制。,15,2) 理想控制器特性如果对象G(z)是稳定的, 且模型匹配, 即 , 另外设计的控制器满足(8-10)且模型逆能实现, 则由式(8-6)可知:,16,这样的控制器我们称之为理想控制器。 但是严格的理想控制器往往是不存在的, 例如对象含有纯滞后, 则模型逆出现纯超前环节; 对象含有惯性环节, 则模型逆中有纯微分环节。 此外如对象有反向特性, 即包含有不稳定的零点, 则模型逆就有不稳定的极点, 因而内模控制器



- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 滞后 补偿 控制系统 ppt 课件

链接地址:https://www.31ppt.com/p-1358265.html