Smith预估控制算法设计仿真实验

Smith 预估控制算法设计仿真实验

实验目的

在控制算法学习的基础上，根据给定对象特性设计Smith 预估控制器算法，并利用Matlab 软件进行仿真实验，同时与PID 控制算法进行比较，加深对该控制算法的掌握和理解。

实验内容和要求

设广义被控对象为：

1011()()()1Ts s s

e e H s G s G s e s T s

ττ----==⋅+

控制系统框图为：

T

取T=1、τ=2、T 1=2.88，经采样（T=1s ）保持后，其广义对象z 传递函数为

00.2934

()0.7066

G z z =

-， 而2s e -转换为2个单位迟延。

控制器参数：Kp=0.5，Ki=0.2，Kd=0。 实验要求：

(1) 设计Smith 预估控制算法，作给定值扰动和外部扰动响应实验，并绘制控制器输出P 和系统输出y 响应曲线。

（2）被控对象不变，采用理想PID 进行给定值扰动和外部扰动响应实验，并绘制控制器输出P 和系统输出y 响应曲线。

思考和讨论

（1）分析两类控制算法对带迟延对象的控制效果。

（2）根据实验分析Smith 预估控制算法的优点是什么，若采用PID 算法解决同

类问题效果如何？

Matlab 辅助设计软件

具体操作步骤：

1、启动Matlab；

2、单击工具栏中的Simulink仿真图标，进入Simulink仿真环境新建

模块库

3、新建仿真结构图，寻找模块，拖动到新建仿真结构图中

所涉及模块的位置：

加法器Sum：在Simulink/Math Operations子库中。

离散PID控制器：在SimPowerSystems/Extra Library/DiscreteControl Blocks子库中。

离散传递函数Discrete Transfer Fcn：在Simulink/Discrete子库中。

示波器Scope：在Simulink/Sinks模型库中。

阶跃信号Step：在Simulink/Sources模型库中。

4、修改模块参数。双击模块，在出现的窗口中设置参数。

5、连接模块。将光标移到一个模块的输出端(>)按下鼠标左键拖动鼠标到另一个模块的输

入端(>)，松开鼠标左键就可以完成两个模块的连接。

6、设置仿真参数，进行仿真。

在Simulation下拉菜单中设置仿真参数，单击工具栏中的Start Simulation 图标），计算机开始仿真，示波器可显示出仿真曲线。

7、通过曲线，分析系统性能。