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1、...成都理工大学工程技术学院..《计算机控制课程设计》--时滞控制系统仿真研究系别：自动化工程系专业：自动化姓名：胡鑫材学号：201220307114指导老师：王洋2015年6月30日......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，本文将智能控制的引入到时滞系统中，论文首要分析了滞后环节对系统性能的影响，讨论了集中常规控制方法，解析说了实现过程。Smith控制是基于模型的控制补偿，但是对参数变化较为敏感。Dahlin控制器一但设计成型对系统的不变性要求
2、较高。本文通过对固定模型的常规PID算法，离散PID算法。以及结合SmithPID算法，以及Dahlin算法进行MATLAB仿真和试验，同过比较的方法学习各种控制的优缺点。以及讨论其适应性。关键词：PIDSmithDahlin时滞离散MATLAB..目录摘要I目录II1时滞系统控制概述11.1PID控制简介11.2Smith预估控制器11.3Dahlin控制算法概述22仿真的传递函数及要求33MATLAB仿真43.1PID控制器43.2连续PID控制器设计53.2.1PID参数整定53.3离散PID控
3、制器设计63.4史密斯控制器设计73.4.1史密斯控制器参数整定83.5大林控制器设计94控制器的分析及对比114.1PID控制器114.2Smith预估控制114.3大林算法11附录1大林算法主程序12....1时滞系统控制概述1.1PID控制简介PID(ProportionalIntegralDerivative)控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为
4、比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节，它实际上是一种算法。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也有PI和PD控制。P
5、ID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。从信号变换的角度而言，超前校正、滞后校正、滞后－超前校正可以总结为比例、积分、微分三种运算及其组合。PID调节器的适用范围：PID调节控制是一个传统控制方法，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是PID参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到好的效果。均可以达到0.1%，甚至更高的控制要求。1.2Smith预估控制器..Smith于1957年提出的预估控制算法,通过引入一个与被控对象相并联的纯滞后环节
6、,使补偿后的被控对象的等效传递函数不包括纯滞后项,这样就可以用常规的控制方法(如PID或PI控制)对时滞系统进行控制.在常规方案基础上,外加调节器组成副回路对系统进行动态修正,该方法的稳定性和鲁棒性比原来的Smith预估系统要好,它对对象的模型精度要求明显地降低了.Watanabe提出的改进结构的Smith预估器采用了一个抑制扰动的动态补偿器M(s),通过配置M(s)的极点,能够获得较满意的扰动响应及对扰动稳态误差为零.1.3Dahlin控制算法概述图1.1大林算法设计的闭环控制系统方框图大多数工业对
7、象具有较大的纯滞后时间，可以近似用一阶或二阶惯性环节加纯滞后环节来表示，其传递函数为一阶对象：，二阶对象：,大林算法的设计目标是使整个闭环系统所期望的传递函数Φ（s）相当于一个纯滞后环节和一个惯性环节相串联，即，并希望整个闭环系统的纯滞后时间和被控对象的纯滞后时间相同。其中为闭环系统的时间常数，纯滞后时间与采样周期T有整数倍关系，（N=1,2﹒﹒﹒）。大林算法..的目标是设计一个合适的数字调节器D(z),使整个系统的闭环传递函数相当于一个带有纯滞后的一阶惯性环节,而且要求闭环系统的纯滞后时间等于被控对
8、象的纯滞后时间.大林算法方法比较简单,只要能设计出合适的且可以物理实现的数字调节器D(z),就能够有效地克服纯滞后的不利影响,因而在工业生产中得到了广泛应用.但它的缺点是设计中存在振铃现象,且与Smith算法一样,需要一个准确的过程数字模型,当模型误差较大时,控制质量将大大恶化,甚至系统会变得不稳定.实际上已有文献证明,只要在Smith预估器中按给定公式设计调节器D伺,则Smith预估器与Dahlin算法是等价的,Dahlin算法可以看作是Smith预估
