时滞系统的smith预估控制研究

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时间:2019-02-28

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1、⑧浙江大学硕士学位论文时滞系统的Smith预估控制研究摘要工业过程中的时滞现象非常普遍,大时滞的存在严重影响了系统的控制效果和稳定性,导致系统的超调变大,调节时间变长,甚至出现振荡和发散。因此提出简单,有效,实用的大时滞控制方法是很有意义的。通常对于时滞系统,Sm淌预估控制是一种有效的时滞补偿方法,但其对参数变化较为敏感,容易引起控制效果的急剧变坏。本文应用准多项式稳定理论分析了一阶时滞系统及sm油预估控制系统的稳定性。在常规Smjm预估器的基础上,分析了一种改进的sm油预估器,结果表明该改进的Smim预估控制系统具有更好的稳定性,控制器参数的稳定域更大。当对象参数时变时,结合模型参数

2、的自适应控制,可以使预估参数及时跟踪对象的变化,能够继续保持系统的稳定和控制效果。关键词:时滞系统,sm汕预估器,自适应控制浙江大学硕士学位论文AbstractDelaysareveryco舢onintheindustrycontrolpmcess.Thela唱edelaysdr啪atjcallyweal(ent11es协bil蚵aIldperfo玎nanceofsystcms.soitismeaIlingforpuningfonⅣardsimpleandusefulmethodstoconⅡddelaysystems.SmitIlpredictoris明efrcctiveme也odt

3、ocompensatefortilnedelays,butitissensitivetomechaIlgeoftlle弘瞄meters,whichoftencausessystemsunstable.Thispaperanalyzest11estabilityoftllequasi—polynomials,whichisderivedf如mmecharacteristicequationsofSmitllp佗dictorcon仃0Jsystems,basedontwodifrerential—equationmeorems.A&r锄alyzingstabil时oft11e仃aditio

4、nalsm汕·Predictor,thisp印erfIlnhe瑚oreanalyZestllestabiljtyofamodifjedSm油prcdjctor.ThesirllulationshowsthataIarges协bilityfieldisobtained.啪enp嘲metcrsofmeplantaretime-Varying,出emodifiedSm汕predictofwimadaptivecontmlschemecaneliminatet}ledifrerencebe铆eentheD1antandtIlemodel.Keywords:timedelaysystems;Sm

5、ithpredictor;adaptiVecontroI2浙江大学硕士学位论文1.1研究背景第一章绪论在现代工业生产过程中,经常会遇到时滞环节。时滞产生的主要原因有:对系统变量的测量延时,系统中信号的传递延时等等。在实际控制中,有时因滞后对系统的影响不大而在系统的设计或建模中将时滞忽略。但是在更多的实际过程中,滞后是不能省略的,如大纯时滞系统,滞后时变系统等。这些对象的纯滞后时间对控制系统的控制性能都极为不利,特别当对象的纯滞后时间与对象的时间常数之比大于O.5时(称为大时滞系统),采用常规的控制方法很难获得满意的控制效果。时滞环节的存在,相当于使系统变成了无穷阶,有无数个闭环极点,当

6、前施加的控制作用需要经过一段时间才会在输出中反映。根据理论分析可以知道,时滞的存在严重影响了系统的稳定性,导致系统的超调量变大,调节时间变长,甚至出现振荡、发散,系统的动态品质大大下降。在工业过程中,这些大时滞过程往往都是生产中的关键环节,而且不宜忽略。因此,当前研究的方向是如何较好地补偿时滞,如何合适地选择控制,使时滞过程具有良好的控制品质。时滞环节控制的好坏,对于保证生产,提高生产效率有着十分重要的作用。因此,研究大时滞系统的有效控制方法与控制策略有着现实意义。1.2时滞系统的研究现状对于时滞过程,从50年代以来先后出现了基于模型的方法和无模型方法这两大类,基于模型的方法有PID控

7、制,Smith预估补偿,滑模变结构控制,鲁棒控制,有限谱配置法等。无模型方法有模糊smitll法,自适应模糊法,预测控制,神经网络,专家系统等。现在控制方法已经由传统控制转向智能控制,或者是二者的结合。⑦浙江大学硕士学位论文1.2.1PID控制PⅢ控制是迄今为止应用最广泛的一种控制算法,在工业过程控制中占了绝大多数,其优点是原理简单,通用行强,鲁棒性好并且使用方便。应用PID控制的关键技术是PID参数的整定,它应使控制系统得到满意的控制效果。不

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