大时滞过程控制系统及M精编B仿真精选文档

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西安科技大学研究生考试试卷

姓名陈体军

所在学院电气与控制工程学院

学科、专业仪器仪表工程

考试科目先进控制理论与

高级控制装置

考试日期 ________________

课程学时 ________________

开（闭）卷 ________________

先进控制理论与高级控制装置期末论文

题目：大纯滞后过程控制及MATLAB仿真

陈体军

专业: 仪器仪表工程

摘要

纯滞后系统在现代工业生产过程中是广泛存在的，精确控制难度较大。因此，纯滞后系统是控制理论研究的一个重要领域，特别是很多温度、流量等控制系统都是具有纯滞后的系统，对它的研究有着很重要的现实意义；针对这一问题，本文探讨了几种较为成熟的纯滞后系统常规控制方法，微分先行控制、中间微分反馈控制、史密斯预估补偿以及它的改进算法等。

首先，本文分析了纯滞后系统的特点，提出了现阶段的控制方法，常规控制方法和智能控制方法，本文重点介绍了常规控制方法，其中史密斯预估补偿控制效果突出，在实际应用中较为广泛，最后对改进型史密斯预估补偿控制进行了实例分析并仿真，结果表明,史密斯控制具有更好的稳定性,对于大时间滞后系统是一种比较实用的控制方法。

关键字：纯滞后控制系统；史密斯控制；MATLAB 仿真

Abstract

Pure lag system in modern industrial production process is widely exist, accurate control difficult. Therefore, pure lag system control theory is an important field, especially a lot of temperature and flow rate on the control system is a pure lag system, the research on it has very important practical significance; In order to solve this problem, this paper discusses several relatively mature pure lag system

conventional control method, differential advanced control, intermediate differential feedback control, Smith predictive compensation and its improved algorithm, etc.

First of all, this paper analyzes the characteristics of pure lag system, puts forward a control method, the conventional control method and intelligent control method, this paper mainly introduces the conventional control method, which Smith predictive compensation control effect is prominent, more widely in practical application, the improved Smith predictive compensation control is analyzed and the simulation, the results show that the Smith control has better stability, for big time lag system is a kind of practical control method.

Key words: Pure lag system ; Smith control ; MATLAB simulation

目录

1 引言 (1)

纯滞后系统特点 (1)

纯滞后的产生 (1)

具有纯滞后对象的传递函数 (2)

纯滞后系统控制方法研究的现状 (2)

常规控制方法 (2)

智能控制方法 (3)

2 纯滞后系统的设计 (4)

改进的常规控制方案 (4)

微分先行控制 (4)

中间微分反馈控制 (5)

补偿控制方案 (5)

纯滞后补偿原理 (6)

史密斯滞后控制补偿及实例仿真 (6)

完全抗干扰的史密斯滞后补偿控制 (11)

增益自适应性补偿控制 (11)

改进型史密斯补偿控制 (12)

控制参数整定方法的介绍 (13)

3 改进型Smith补偿控制仿真研究实例 (14)

MATLAB的介绍 (14)

过热器概述 (14)

过热气温控制系统实例及参数整定 (14)

改进型Smith补偿控制器仿真研究 (15)

改进型Smith补偿控制器主控制器参数整定 (15)

改进型Smith补偿控制器辅助控制器参数整定 (16)

加入扰动时的系统控制研究 (17)

参考文献 (20)

1 引言

在化工、炼油、冶金、航空航天、机械制造业等复杂工业过程中，广泛存在大时滞现象;如生产过程的物料传输、直升飞机俯仰调节系统、化工过程的聚合反应过程、以及化工、电力生产中温度、流量、压力的测量过程等均存在时滞，被控对象本身时滞的存在相当于在控制系统中引入了附加的相移，使系统趋于不稳定;导致系统的超调量变大，调节时间加大;甚至出现振荡、发散，使系统的动态品质变差。时滞环节的存在相当于被控制对象变成无穷阶，即具有无穷多个极点;要通过有限维的控制器获得比较满意的控制性能具有一定的难度。当时滞时间比较小时对被控过程性能影响不大，可以忽略其影响，但是，当时滞时间大到一定值时，其对控制系统的影响必须考虑。

一般以被控对象的时滞时间:与其时间常数T之比的大小来确定是否为大时滞:当τ<时，时滞很小，时滞作用不强，此时可忽略时滞对系统的影响。当: τ>时，时滞作用强，则该被控过程就可以认为是大时滞过程。此时不能忽略时滞对系统的影响。

纯滞后系统特点

纯滞后的产生

在自然界里，总是存在各种各样的滞后现象，比如河水流动的滞后，声音传播的滞后，生物体神经传导的滞后，只不过有的滞后时间较长，被人们明显的感觉到了，有的滞后时间很短，被人忽略了，但滞后