迭代模型Smith预估控制:算法和稳定性

为了解决Smith预估控制算法建立模型不精确的问题,并针对一类可重复运行的时滞过程,在模糊相轨迹模型Smith预估控制算法的基础上提出迭代模型Smith预估控制。该算法在不设计自适应的前提下,可以自适应得到精确的预估模型,同时辨识过程的时滞时间。证明指出只要原系统闭环稳定则迭代预估模型Smith预估控制系统稳定,且给出了算法的收敛性判据。仿真表明,所提方法不需要已知过程的模型,通过一定次数的"迭代"即可得到精确的预估模型,从而克服了常规算法控制品质依赖精确数学模型的缺陷。同时该算法具有较强的鲁棒性。     

基于改进Smith预估器的二阶时滞系统

在关于工业过程控制的研究中,针对常规Smith预估器是基于时滞对象精确数学模型,而在实际应用中,当被控系统的参数不稳定或受到扰动时,就会造成Smith预估模型的失控,使得控制效果变差甚至振荡.尽管模糊 Smith预估控制对系统参数的变化不敏感,但并没有从本质上克服预估模型失控给系统带来的不稳定性影响.为解决时滞引起失控的问题,提出了一种改进的模糊Smith预估控制方法,并对方法进行了仿真.仿真结果表明,能够增强系统的稳定性、鲁棒性,并且具有较好的控制精度,为实际工程设计提供了参考.     

模糊Smith在温控系统中的仿真研究

研究电厂锅炉温度优化控制问题,由于温度的稳定性受到多种因素的影响,所以温度控制系统是一个具有时滞性、非线性和时变性的复杂系统,传统PID控制和模糊控制难以建立精确的数学模型,控制系统的超调时间长,超调大.为了解决控制系统的超调时间长,超调大等问题,为了优化温控制系统,在传统PID控制和Smith预估计器的基础上,结合模糊控制系统良好非线性优点,提出模糊Smith的温控制系统.方法通过Smith预估器对模型的时滞性进行补偿,使时滞系统的超调减小,系统的稳定性增强.通过建立温控制系统数学模型并进行仿真实验,结果表明模糊Smith的控制方法降低了超调量,缩短了超调时间,有效提高了温控制系统的鲁棒性和抗干扰性.     

基于S7-300 PLC的水温Smith预估控制的实现

应用计算机技术,建立了预估器的模型,实现了Smith预估器的软件模拟.通过Smith预估控制改善了温度控制的时滞,即时间延迟,提高了温度控制中在存在大时滞情况下的控制品质.     

一阶惯性大时滞系统Smith预估自抗扰控制

大时滞系统是工业过程控制中的典型难题,将先进控制方法应用于大时滞系统时需要与传统的Smith预估器相结合才能获得理想的控制效果。针对一阶惯性大时滞系统,研究了Smith预估器与线性自抗扰控制技术相结合的设计问题,分析了系统的稳定条件和参数摄动问题。证明了当被控对象参数与Smith预估器参数相同时,闭环控制系统稳定的结论,同时推导了参数不同时控制系统稳定的一个充分条件。另外基于数值仿真,从暂态性能、稳定裕度和抗扰能力三方面分析了系统参数和控制参数摄动的影响作用,这些结果可用于Smith预估器和线性自抗扰控制器参数的整定。     

采用Smith预估器模型的时滞系统自适应控制

在实际生产控制系统中时滞现象相当普遍,而传统的PID控制方法对时滞系统的控制很难达到满意的效果且易引起系统的不稳定.Smith预估器是一种广泛应用于时滞系统闭环控制的有效方法,但存在预估器模型和被控对象参数不匹配时系统控制特性的劣化甚至发生振荡发散的问题.本文提出了一种基于李雅普诺夫稳定性理论,用于改善Smith预估器参数失配时控制特性的模型参考自适应控制方法,阐述了其基本原理并推导了1阶系统的自适应律,然后通过数值仿真计算进行了验证.理论分析推导和仿真计算结果表明,Smith预估器和自适应控制方法的结合明显改善了对时滞系统的控制性能,防止了系统的不稳定性,因而在一定程度上解决了Smith预估器存在的上述问题,取得了较好的效果,有望在实际的时滞系统和设备的过程控制中得到广泛的应用.     

钢铁炉温不确定时滞系统Smith免疫预测控制

针对钢铁炉温不确定时滞系统,将免疫反馈控制与Smith预估控制结合而提出了一种Smith免疫预测控制方法。利用克隆选择实现滚动优化避免了求Diophantine方程及逆矩阵,不需要复杂的推导,可以在线调整Smith 预估器的时滞时间常数和对扰动进行补偿,消除传统Smith预估对模型的依赖。通过实验仿真表明了该方法的有效性,并对外部干扰及系统建模误差具有很好的适应性,将该方法应用于钢铁高炉炉温控制过程,取得较好的控制效果。     

三容器液位系统Smith预估器设计及其仿真

三容器液位控制系统具有典型的滞后特性,用常规的PID控制难以达到精确的控制效果.本文首先给出了该系统的数学模型, 并应用Smith预估补偿算法进行控制,最后在C Builder中进行了仿真.仿真结果表明Smith预估补偿控制与常规的PID控制相比,具有调节时间短、超调量小、鲁棒性好等优点.     

油田回注水余氯模糊系统

针对油田回注水系统中余氯控制对象具有非线性、大时滞和时变性等特点,以及难以建立数学模型的现状,介绍了一种基于自适应Smith的模糊PID控制方案。利用模糊控制,实现对PID 3个参数的自整定;采用Smith预估器对加氯控制系统的滞后进行补偿,结合模型参考自适应算法,弥补Smith控制器对模型的依赖性。仿真结果表明,该方案能有效提高余氯的控制效果,增强了系统的鲁棒性及适应参数变化的能力。     

基于继电辨识的大时滞对象的内模控制

采用改进的饱和继电反馈实验辨识高精度的过程模型，将内模控制与Smith预估控制器相结合，提出了一种适用于大时滞对象的内模控制结构，并按内模控制结构设计控制器。仿真实验表明该控制结构可获得比Smith预估控制更好的动态性能、鲁棒性和抗干扰性能，为大时滞对象的控制提供了一种新的实用方法。     

现场总线控制的史密斯预测器法

详细介绍了一种新型的现场总线控制方法——具有缓冲区的数字式史密斯预测器法。首先，分析了现场总线控制系统的结构并建立了现场总线控制系统的模型。对现场总线控制系统的模型进行必要的处理，使之转化为可应用史密斯预测器的形式。通过在控制器和执行器中设置缓冲区将随机时延转化为最大的固定时延。采用史密斯预测器补偿这个转化后的固定时延。最后，分别对未设置缓冲区、未采用史密斯预测器的系统和设置缓冲区、采用史密斯预测器的系统进行仿真。仿真结果表明，设置缓冲区以及采用史密斯预测器能够有效地解决现场总线控制系统的前向通道和反馈通道中随机时延引起的不良影响。     

遥操作机器人系统的变时延控制

由于遥操作机器人传输通道中存在着变化的通讯时延,造成了系统不稳定和操作性能降低等问题。为了消除或减少时延的影响,在利用RBF神经网络进行延时预测的基础上,通过改进型Smith预估器进行遥操作机器人的时延控制,从而使系统稳定,并易于操作。理论分析表明,该方案对时延的变化有较强的适应性,控制系统的鲁棒稳定性和动态品质均优于单纯的Smith预估补偿控制,且易于实现。仿真结果表明,在时延情况下,该方法可实现对遥操作机器人较为准确的测控。     

基于因特网远程控制的延时预测的改进Smith补偿算法的研究*

针对网络延时不确定使Smith预估补偿器的控制效果差的问题,提出了改进的Smith补偿控制算法,通过对控制信息的反馈,起到了动态调整延时补偿时间的效果。仿真结果表明,本控制策略实现简单且具有很好补偿网络不确定延时的效果。     

基于时延动态补偿的网络控制器的设计

在网络控制系统中由于网络带宽的限制,不可避免地使网络系统产生网络诱导时延,从而导致系统性能下降甚至不稳定。文章针对延时不确定使得Smith预估补偿控制效果差的问题,提出了新的Smith补偿控制算法,根据控制器反馈信息对网络延时进行动态补偿,并与模糊PI控制方法相结合,构成Smith预估模糊PI控制器,使得闭环控制系统即使在模型失配的情况下,仍具有较高的稳定性、较强的鲁棒性。仿真结果表明,该方法可行有效。     

PLC在大纯滞后过程中的应用

提出一种使用PLC S7-200实现史密斯预估补偿的新方法。给出了软件流程及实验结果,实验结果表明,S7-200完全能够实现史密斯预估补偿,提高了控制的效果,拓展了S7-200的应用领域。     

Hybrid intelligent control scheme of a polymerization kettle for ACR production

Polymerization kettle is the key controlled plant in ACR (Acrylate Copolymer Resin) production, which is a nonlinear time-delay system with parametric variance. However, modeling difficulties make the plant dynamic model poorly defined. A hybrid intelligent control scheme including an intelligent predictor is designed for this complex plant based on time-delay compensation theory. It consists of a Smith neural-network predictor and a self-adjusting-scaling-factor fuzzy logic controller. The simulation experiments verified the performance of our proposed system in two scenarios: one with invariant parameters and the other with time-varying parameters. Moreover, the comparison to other three typical control methods including Smith PID, Smith neural-network PID and Smith fuzzy logic control is also presented, which demonstrates that the proposed control scheme has satisfactory effect. Even when the system parameters vary with time, the proposed system still gives superior performance and improved robustness.     

基于Smith预估补偿的地下水位模型参考自适应控制器的设计

针对地下水位控制的纯滞后性和特殊性,本文给出了一种将模型参考自适应控制与Smith-Fuzzy控制器相结合的控制策略,通过对模糊PID参数和Smith预估器滤波时间常数的在线整定与仿真,获得了比普通模糊PID控制和Smith预估器控制更好的控制效果与性能。     

前馈与Smith预估厚度自动控制

介绍用于四机架冷连轧机的前馈与Smith预估厚度自动控制(AGC)系统。系统中前馈厚度控制的自对中死区和变结构PD控制器独具特色,Smith预估AGC是解决测厚仪式AGC中纯滞后问题的成功尝试。实验结果表明,该AGC系统控制效果良好。