对模型的误差十分敏感,因而难于在过程控制中广泛应用,所以提出改进型Smith预估补偿控制方案,使之能够更好的实现对延迟对象进行补偿控制。Р3.1 Smith预估补偿控制原理Р系统采用单回路控制系统,如图3-1所示。Р图3-1 单回路控制系统Р控制器传递函数为,对象传递函数为e-τs时,设定值作用至被控变量的闭环传递函数:Р (3-1) Р扰动作用至被控变量闭环传递函数:Р (3-2)Р如果分母中的e-S项可以消掉,情况将有所改善,这样迟延对闭环极点的所有不利影响将不再存在。РSmith预估补偿控制方案主要思想是消去分母中所含有的e-s项,实现的方法是把对象的数学模型引入到控系统制回路之内,这样可以取得更为及时的反馈信息,进而改进控制的品质,此方案可以按照不同的角度来说明,下面从内模来介绍。Smith预估器补偿原理图如图3-2所示。Р图3-2 Smith预估器补偿原理图Р在图3-2中,是对象除去纯迟延环节e-s之后的传递函数,是Smith预估补偿器的传递函数。如果系统中无此补偿器,则由调节器输出到被调量之间的传递函数为:Р (3-3) Р上式表明,受到控制作用之后的被调量要经过纯延迟τ之后才能返回到调节器。若系统采用预估补偿器,则调节器与反馈到调节器的之间传函是两个并联通道之和,即:Р (3-4) Р为使调节器采集的信号不再存在迟延τ,则要求式(3-4)为:Р (3-5) Р从上式便可得到预估补偿器的传递函数为:Р (3-6)Р一般称式(3-6)表示的预估器为Smith预估器。其实施框图如图3-3所示。只要一个与对象除去纯延迟环节后的传递函数相同的环节和一个延迟时间等于τ的纯延迟环节就可以组成Smith预估模型,它将消除大延迟对系统过渡过程的影响,使调节过程的品质与过程无迟延环节时的情况一样,只是在时间坐标上向后推迟的一个时间τ[4]。Р从图3-3可以推出系统干扰传递函数为:
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