时滞系统的控制方法研究

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1、摘要中文摘要时滞系统的控制是控制理论应用的一个重要领域，为了提高常规时滞控制系统的鲁棒性能，本文将智能控制和变结构控制引入到时滞系统的控制中。论文首先分析了滞后环节对系统性能的影响，讨论了几种常规控制方法，解析说明了常规控制方法鲁棒性能较差。Smith控制是基于模型的补偿控制，但其对参数变化较为敏感。模糊控制无需对象精确数学模型，但是直接应用于大滞后系统较为困难。因此本文将模糊控制与Smith控制相结合，提出了几种针对大纯滞后系统的模糊自适应控制算法。变结构控制控制对系统参数和外部扰动的不确定性具有较强的鲁棒性，为了充分利用变结构控制这一突出优点，论文分别研究了状态存在滞后和控制存在滞后的时滞

2、系统的变结构控制。仿真研究均说明了所设计的模糊自适应控制算法和变结构控制算法的有效性。最后论文讨论了电厂锅炉过热汽温的模糊控制系统，并设计了其硬件电路实现图。关键词：纯滞后模糊控制变结构控制锅炉塑更查兰堡主兰堡笙茎AbstraetTime-delaysystemistheimportantfieldfortheapplicationofthecontroltheory．Inthispaper,intelligentcontrolandvariablestructurecontrolfortime-delaysystemisintroducedinordertoincreasetherobust

3、nessofthegeneraltime—delaycontrolsystem．Firstly,thispaperanalyzesthedynamicperformanceoftime—delay,discussestheinsufficiencyofsomegeneralcontrolschemesfortime-delay．Smithcontrollerisakindofcompensationcontrolbasedonplantmodel，butitissensitivetothevarianceofparameter．Fuzzycontroldoesnotrequireaccurat

4、eplantmodel，butitcannotbedirectlyappliedfortime-delaysystem．Therefore，thispaperpresentssomenewfuzzyadaptiveapproachestotime—delaysystems，whichcombinesfuzzycontrolandSmithcontr01．Variablestructurecontrolisrobusttoparameterandexternaldisturbanceuncertainty,SOstate—delaysystemandinput-delaysystembyvari

5、ablestructureslidingmodecontrolarestudiedinthispaper．Theresultofsimulationshowsthatthedesignedfuzzyadaptivecontrollerandslidingmodecontrollerareeffective．Intheend,thecontrolsystemanditshardwarediagramforsteam—gastemperatureofboilerinthepowerplantisdesigned．Keywords：time—delayfuzzycontrolvariablestru

6、cturecontrolboiler2第一章绪论第一章绪论本章首先简述了纯滞后产生的原因，其次给出了纯滞后的相关定义，分析了纯滞后对象的特点，讨论了纯滞后环节对调节系统动态质量的影响，然后介绍了时滞系统控制方法的研究现状，概述了本论文后续各章的内容。§1．1纯滞后及其相关定义1．1．1纯滞后的产生在大量的自然与社会现象中，虽然对于一类确定性的运动规律，它们可以用常微分方程来描述，但是客观事物的运动规律往往是复杂和多样的。一般来说，在动力系统中总是不可避免地存在滞后现象，亦郎事物的发展趋势不仅依赖于当前的状态，而且还依赖于事物过去的历史。其原因就在于实际系统变量的测量、设备的物理性质以及信号的采

7、集、传递和处理等多方面的因素均可导致输出响应相对于输入的时间滞后现象【lJ。例如在传输过程中，因为物料量的改变必须经过皮带输送机的一定的输送时间后才能到达工艺设备，而引起设备的操作发生改变，这一段时间就称为纯滞后时间。由于过程通道中存在的纯滞后，使得被控量不能及时的反映系统所承受的扰动。因此这样的过程必然会产生较明显的超调量和较长的调节时间，被公认为较难控制的过程，其控制难度将随着纯滞后r占整个过