计算机控制系统第三章2.ppt

第 3 章复杂控制规律的设计
纯滞后补偿控制
具有纯滞后的过程被公认为是较难控制的过程
对控制要求不太严格的情况下,可以应用常规 PID 控制规律进行控制
若对控制精度要求较高,可以应用纯滞后补偿方法进行控制器的设计
一、Smith预估控制
Smith补偿结构图
控制器为:
对控制器进行离散化处理,得到离散化控制器传递函数模型
如果将对象用零阶保持器法进行离散化处理,则可以用上章介绍的
离散化设计方法进行控制器的设计。
D’(z)表达式为:
控制器 D(z) 为针对不带滞后的环节 G’(z) 设计的离散控制模型
二、大林算法
1、大林算法原理
大林算法是由Dahlin于1968年提出的,经研究发现,大林算法在一定条件下与数字Smith预估器完全相同,换言之,大林算法中已包含了Smith预估器,因而它对纯滞后有一定的补偿作用。
设被控对象为带有纯滞后的一阶或二阶环节,即
大林算法的控制目标是:
设计合适的数字控制器,使整个闭环系统的传递函数为带有纯滞后的一阶惯性环节,且要求闭环系统的纯滞后时间等于对象的纯滞后时间,即
由计算机组成的数字控制系统如图下:
闭环系统的离散化传递函数模型为:
对象具有纯滞后的一阶惯性环节时,其z 传递函数为:
得到控制器传递函数为:
对象具有纯滞后的二阶惯性环节时,其z 传递函数为:
式中
得到控制器传递函数为:
2、振铃现象及其消除
(1)所谓振铃(Ringing)现象,是指数字控制器的输出以1/2采样频率大幅度衰减的振荡。
(2)由于被控对象中惯性环节的低通特性,使得这种振荡对系统的输出几乎无任何影响,
(3)振荡现象会增加执行机构的磨损,在有交互作用的多参数控制系统中,振铃现象还有可能影响到系统的稳定性。
(4)振铃现象与被控对象的特性、闭环时间常数、采样周期、纯滞后时间的大小等有关。