计算机控制技术课程讲义

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1、8.4史密斯补偿控制一、问题的提出在很多的自控系统中，存在着时间延迟环节（机械、加热等），对于存在延迟的对象，其传递函数可描述为：G(s)=Gp(s).e-τs(控制到被控量的传递函数)其中，Gp(s)为不含延迟的传递函数e-τs为延迟环节，成为纯滞后。例：则G(s)的单位阶跃响应曲线为：CKp0τTp1计算机控制技术课程讲义延迟对控制系统的影响为：1、在τ时间内，输出控制量的作用效果在系统输出上没有明显的反应，导致控制器不断加强输出控制量达到一个较高水平。2、在τ时间后，控制效果在系统输出上开始反应出来，但由于前面积累了较高的控制输出，

2、使系统输出极易出现超调，严重时产生振荡。二、Smith补偿解决上述问题的一个方法是使用Smith补偿控制。思想为：在对象传递函数G(s)上并联一个补偿环节GL(s),使得由G(s)和GL(s)所构成的广义对象不再有纯滞后，并用广义对象的输出代替系统输出作为反馈信号。2计算机控制技术课程讲义原控制系统为：D(s)G(s)R(s)E(s)X(s)C(s)-Smith补偿后为D(s)G(s)R(s)E(s)X(s)C1(s)GL(s)广义对象-C2(s)C(s)3计算机控制技术课程讲义GL(s)称为Smith补偿函数。其输入为控制器输出量X(s

3、).输出为补偿信号C2(s).广义对象的输出为C1(s)=C(s)+C2(s)，控制器D(s)的输入由R-C变为R-(C+C2)4计算机控制技术课程讲义三、Smith补偿的计算机实现在Smith补偿控制系统中，G(s)为实际对象，C(s)是计算机采样值。D(s)是控制器，由计算机实现，可采用PID算法；GL(s)是补偿环节，亦由计算机实现。D(s)用PID算法。现主要来看GL(s)的计算机实现。（传递函数的实现方法）这个问题也可以理解为：已知一个控制器的传递函数，如何用计算机实现这个控制器。5计算机控制技术课程讲义1/TPs+1Kp-Kp

4、e-τsX(s)C2(s)V(s)惯性比例+延迟6计算机控制技术课程讲义由典型环节传递函数可推出其原函数：（反拉式变换）7计算机控制技术课程讲义脉冲传递函数的计算机实现一般的，数字控制器脉冲传递函数的程序实现：8计算机控制技术课程讲义