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1、基于两级Smith预估的纯滞后系统串级模糊控制仿真SimulationofCascadeFuzzyControlMethodforPureLagSystemBasedonTwoLevelSmithPredictors学生姓名：**完成日期：2013年4月20日2013《自动控制原理》大作业摘要在工业过程中,纯滞后系统普遍存在。针对副回路中含有纯滞后的串级控制系统,对典型的PID串级控制系统加以改进,提出基于主副回路Smith预估补偿的串级模糊控制方法,在主副回路分别加入Smith预估器,并利用模糊控制器为调节器。仿真结果表明,该种控制方法相比传统的PID串级控制方
2、法具有更优的动态特性和鲁棒性。关键词：串级模糊控制系统；纯滞后；Smith预估器I2013《自动控制原理》大作业AbstractThelargetime-delaysystemswidelyexistinindustryprocess.Forthepurelagwhichexistsintheinnerloopofcascadecontrolsystems,thecascadefuzzycontrolmethodbasedonSmithpredictorsisproposed.TwodifferentSmithpredictorsareaddedinthemain
3、andinnerofthesystemseparatelyandFuzzycontrollerisusedasthemaincontroller.SimulationresultshowsthattheproposedmethodismuchbetterthanthetraditionalPIDcascadecontrolmethodindynamicperformanceandrobustness.Keywords:Cascadefuzzycontrolsystem;Purelag;SmithpredictorⅡ2013《自动控制原理》大作业目录摘要······
4、······················································ⅠAbstract··························································Ⅱ1概述11.1问题提出11.2历史回顾21.3论文贡献31.4结构及内容32纯滞后串级控制系统设计理论方法42.1串级控制系统42.2Smith预估器62.3纯滞后补偿控制系统92.4自适应控制103两级Smith预估补偿器的设计143.1两级Smith预估补偿器的设计143.2模糊控制器的设计153.3算法仿真研究194纯
5、滞后串级控制系统新型控制算法的设计234.1新型控制算法的设计234.2仿真分析265结束语315.1论文贡献315.2今后的工作方向31参考文献322013《自动控制原理》大作业1概述在工业生产过程中，滞后是广泛存在的。系统必然会产生较大的超调和较长的调节时间，使过渡过程变坏，系统的稳定性降低。当对象的纯滞后时间与对象的惯性时间常数之比时，认为是具有纯滞后的过程，采用常规的PID控制器将很难获得良好的控制性能。对纯滞后系统的控制算法,工程上常见的有PID控制算法、大林算法、Smith预估控制算法和智能控制方法等[1-4]。对于具有纯滞后的串级控制系统,普遍采用的
6、控制方法是基于副回路Smith预估补偿的串级PID控制,即在副回路中加入Smith预估器,预先估计出副回路被控对象在干扰作用下的动态特性,然后由Smith预估器进行补偿,力图使被延时了时间的被控量超前反映到副调节器的输入端,使副调节器提前动作,从而明显的减小超调量和加速调节过程。但这种方法仅仅将滞后补偿到了副回路的外部,只加快了副回路的响应速度,滞后仍然在外回路的内部,控制效果并不是很理想。因此，对纯滞后串级控制系统的研究一直是控制理论的重要课题。1.1问题提出对于具有大时间滞后系统的控制,PID控制算法仅仅在模型匹配时能够进行稳定的控制,但动态性能不理想.当模型
7、失配时,PID算法就无能为力了。而Smith预估算法则在模型匹配时具有好的性能指标。Smith预估法也叫纯滞后补偿法,设计的目标是引入一个纯滞后环节,即Smith预估器,与被控对象相并联,使补偿后的被控对象的等效传递函数不包括纯滞后项，基于Smith预估器的温控系统能有效克服大纯滞后对控制系统稳定性的影响,且实现简单,可靠性好。使闭环系统的指标达到最佳。针对上述问题,文献[5]322013《自动控制原理》大作业提出了两级Smith预估补偿的控制方法,该方法虽然能使系统性能有一定提高,但是,还是有很大的超调量和很长的调节时间。为此本文利用模糊控制器与积分环节并联作为
8、主调节器,
