控制系统仿真课程设计 1

内蒙古科技大学课程设计任务书 课程名称

控制系统仿真 设计题目

基于smith--pid 控制器的大延迟控制系统设计 指导教师 梁丽 时间 2013.10.28~2013.11.03

一、教学要求

1、学会收集和查阅资料，学会针对指定控制系统建立数学模型的方法；

2、学会使用Matlab/Simulink 建模和仿真的方法；

3、掌握控制器的设计方法，以及控制器参数整定和优化的方法。

二、设计资料及参数

已知过程控制系统的被控广义对象为一个带延迟的惯性环节，其传递函数为

s e s s G 41

42)(-+= 三、设计要求及成果

1、分析系统，得到系统的动态响应曲线；

2、设计合适的控制器，尽量满足稳、准、快三原则；

3、设计Smith 预估控制器；

4、比较不同控制器各自的优缺点；

5、完成5000字左右的课程设计报告（包括设计原理、设计过程及结果分析几部分），写清楚模糊控制器的设计过程，给出设计的模型图和仿真曲线图。

四、进度安排

1、根据给定的参数或工程具体要求，收集和查阅资料（一天）

2、Matlab/Simulink 建模（一天）

3、控制系统设计与优化（两天）

4、编写课程设计说明书（一天）

五、评分标准

1）工作态度（占10%）；

2）基本技能的掌握程度（占20%）；

3）方案的设计是否可行和优化(40%)；

4）课程设计技术设计书编写水平(占30%)。

分为优、良、中、合格、不合格五个等级。

六、建议参考资料

1、李国勇.控制系统数字仿真与CAD [M]，北京：电子工业出版社，2003，9

2、王丹力，MATLAB 控制系统设计仿真应用[M]，北京：中国电力出版社，2007，9

3、薛定宇.控制系统计算机辅助设计—MATLAB 语言及应用[M].北京：清华大学出版社，1996

4、闻新、周露、李东江等.MATLAB 模糊逻辑工具箱的分析与应用[M].北京：科学出版社，2001

5、易继锴.智能控制技术[M].北京：北京工业大学出版社，2003，4

基于smith--pid控制器的大延迟控制系统设计

摘要

在过程控制中, 90% 以上的控制回路目前都是PID类型。PID控制器因算法简单、鲁棒性好、可靠性高，一直是工业生产过程中应用最广的控制器, 但是,PID控制器亦有不足之处, 当纯延迟时间大于时间常数, 系统的相关阶数超过二阶时,单纯的PID控制器已经满满足不了系统的控制要求，此时应采用更高级的控制器。

工业生产过程中的大多数被控对象都具有较大的纯滞后性质。被控对象的这种纯滞后性质经常引起超调和持续的振荡。目前工业上大多使用Smith预估补偿控制方法。新型Smith 预估控制法具有动态调节的快速性和静态高精度性。

随着计算机技术的飞速发展，现在人们可以利用计算机方便地实现纯滞后补偿。本设计主要基于史密斯算法的基本原理，研究史密斯预估控制器在大延迟控制系统中效果，并在计算机上通过MATLAB软件进行仿真，直观的展现出来。

关键词：smith--pid控制器大延迟控制系统MATLAB仿真

目录

内蒙古科技大学控制系统仿真课程设计说明书 (Ⅰ)

摘要 (Ⅱ)

第一章引言 (1)

1.1 MATLAB软件简介 (1)

1.2 MATLAB软件组成 (1)

1.3 SIMULINK简介 (2)

1.4 SIMULINK仿真步骤 (2)

第二章基本原理 (4)

2.1 史密斯算法 (4)

2.2 PID调节及作用 (5)

第三章方案设计及仿真结果 (6)

3.1 已知资料及设计要求 (6)

3.2 经典PID控制器设计 (6)

3.3 经典PID控制器仿真结果 (7)

3.4 smith--pid控制器设计 (8)

3.5 smith--pid控制器仿真结果 (9)

第四章结论 (10)

第五章体会与心得 (11)

第六章参考文献 (12)

第七章附录 (13)