Smith预估控制

东南大学能源与环境学院

实验报告

课程名称：计算机控制及系统

实验名称：Smith预估控制

院（系）：能源与环境学院专业：热能与动力工程

姓名：学号：*******

实验室：金智楼实验时间：2014 年04月07 日评定成绩：审阅教师：

一 实验目的

通过实验掌握Smith 预估控制的方法及程序编制及调试。

二 实验内容

１． Smith 预估控制系统如图所示，

对象G(S)= K ·e

-τs

/ (1+T 1S)

,K = 1, T1 = 10 s , τ = 5 s ,

Wc(z)采用数字PI 控制规律。

２．对象扰动实验

画出U(t) = u0·1(t)时，y(t)曲线。

３．Smith 预估控制

(1) 构造W τ(S)，求出W τ(Z)。 (2) 整定Wc(s)(按什么整定？) (3) 按图仿真，并打印曲线。

（4） 改变W τ(S)中K ，τ（对象不变），进行仿真比较，观察它们对调节 过程的影响。

三 实验步骤 1.拟订实验方案

（1）、对象扰动实验,G(S)离散化，采用后向差分

1()()()(1)

s

Y s K e G s U s T s τ-•==

+ 令 11z s T --= 则有：

y(k)u(k)=K ∙e

−τT lnz 1+T1T

(1−Z −1)

整理得：

11()(1)()TKu k N T y k y k T T -+-=

+ 其中 N T

τ

=

#include

#include #include #include

void main()

{

ofstream ofile("d:\\21.xls");

ofile<<"T"<<'\t'<<"u[k]"<<'\t'<<"y[k]"<<'\n';

double u0,T,T1=10,a,b,t=5,k=1;

double u[100],y[100];

int N,i;

cout<<"输入采样周期T:\n";

cin>>T;

cout<<"输入扰动阶跃值u0:\n";

cin>>u0;

a=exp(-T/T1);

b=k*(1-a);

N=int(t/T);

cout<<'\n';

cout<<"T"<<'\t'<<"u[k]"<<'\t'<<"y[k]"<<'\n';

cout<<'\n';

cout<<0<<'\t'<<0<<'\t'<<0<<'\t'<<'\n';

for(i=0;i<100;i++)

{

if(i==0)

u[i]=0;

else

u[i]=u0*1;

if(i<=(N+1))

y[i]=0;

else

y[i]=b*u[i-(N+1)]+a*y[i-1];

ofile<

cout<

}

o();

}

（2）、Smith 预估控制

按照Smith 的控制，构造1(1)

()(1)(1)

Ts s t K e W s e s T s τ---=-+

对其离散化得：111

1()(1)1N

t b z W z z a z

---=-- 其中 11T

T a e -=， 11(1)b K a =- N T

τ

≈

取整数。

按照连续系统的临界比例带法整定()c W s ，整定时不考虑()t W s ，只考虑外面的反馈回路： 设外回路的传递函数'

1()1p s k K G s e T s

τ-=

+，将s jw =

代入传递函数，在临界震荡的情况下有：

1(arctan )j T k K e e τωωπ

-+-=，即：

1arctan T ωπτω=-

1k K =

求解得 0.367318ω=， 3.8069u k =，故217.1055u T π

ω

=

=， 1.73042.2u p k k =

=，14.25451.2

u i T

T ==。

按照整定的结果仿真，Smith 预估控制的算法步骤如下：

11121220

211

()()()

()(1)(1)()()()

()()()(){()()}

()()

(1)m m m m k

p j i

e k r K y k C k a C k b u k q k C k C k N e k e k q k T

u k k e k e j T T y k KT u k N y k T T ==-=-+-=--=-=+

+-+=

+∑

#include #include #include

double ZD(double t,double T,double T1) { double w,w1,d; int i; w=0; for(i=0;i<100;i++) { d=(T/2+T1)/(1-T1*T/2*w*w);

w1=(3.14-atan(d))/t;