Smith预估器在纯滞后矿仓料位控制中的应用

针对工业领域中矿仓料位控制的纯滞后，提出了Smith预估器的控制策略。以ABB公司的控制平台为基础，将现代控制理论和计算机技术相结合，构成了纯滞后补偿控制系统，有效地克服了纯滞后和外因扰动引起的料位波动。实际应用表明，该系统具有控制品质高、鲁棒性好和抗干扰能力强等优点。     

和钢20T电弧炉过程控制滞后分析及处理

文章针对电弧炉扩容升级出现的过程控制滞后失调问题,进行了系统分析,找出了系统近似数学模型,以可编程调节器(XMPA7000)为控制平台,应用Smith预估补偿方法对控制系统进行了纯滞后处理,结果系统稳定性不够理想;又对Smith预估补偿结构进行改进,采用自适应纯滞后补偿控制方法,系统可以适应被控对象的变化,自动调节PID增益,得到了较高的控制品质,较好的解决了和钢公司20T电弧炉升级过程中控制滞后问题;不难看出,Smith预估补偿方法对被控对象数学模型精度要求很高,当被控对象数学模型发生更变化时,会导致系统不稳定;采用自适应纯滞后补偿控制方法可以很好的解决这一问题。     

工业过程控制算法设计与仿真

传统的Smith预估器在理论上解决了纯滞后系统控制问题,但由于它必须依赖被控对象精确的数学模型,在实际应用中存在局限。要克服Smith算法的局限性,采用一种具有比例、积分和微分神经元的PID神经元网络(PIDNN)与Smith预估器结合的算法,利用Smith对纯滞后系统进行预估补偿以及PID神经元网络的自适应、自学习和在线自调整控制器的参数的功能,解决大纯滞后系统的控制问题。仿真结果表明该Smith-PIDNN算法简单,稳定且收敛速度快,能够很好地改善大纯滞后系统的性能指标。     

一种基于单神经元Smith预测控制的中央空调系统优化控制方法研究

对于中央空调系统,Smith预估器可以较好地解决PID控制器带有纯滞后系统的控制问题。当纯滞后较大时,用Smith难以获得满意的控制效果,本文采取对被控对象的纯滞后作用进行补偿的方法,提出将单神经元与Smith预估器组合在一起的复合控制方案,在本方案中,利用了Smith能够应对纯滞后的特性及单神经元自学习、自组织的能力,不需要对被控对象进行精确的辨识,就能够实现对大纯滞后系统的自适应控制。     

一种改进的Smith预估器研究

在Smith预估器原理与应用的基础上提出了补偿时滞给定 ,解决了大纯滞后系统经改进的Smith预估器补偿后 ,在阶跃给定下 ,有良好的跟随性能 ,而在任意给定函数下 ,系统响应总是滞后于给定的问题     

一种改进的Smith预估器研究

在Smith预估器原理与应用的基础上提出了补偿时滞给定,解决了大纯滞后系统经改进的Smith预估器补偿后,在阶跃给定下,有良好的跟随性能,而在任意给定函数下,系统响应总是滞后于给定的问题。     

混合料矿槽模糊预估器的建立

混合料矿槽料位控制系统是一个大滞后、非线形、时变的控制系统。本文应用模糊预估器去实现混合料矿槽料位控制，通过近一年的运行，系统具有较强的鲁棒性。     

基于模糊Smith方法的温控系统仿真研究

在过程控制中,经常会碰到纯滞后、时变、非线性的复杂系统,传统的模糊控制和PID控制方法解决上述问题效果不佳。为了解决控制系统中超调量大和调节时间长等问题,针对热疗温度控制对象的纯滞后特性,在Smith预估器和传统PID控制的基础上,结合模糊PID控制与模糊自适应Smith预估控制,提出模糊Smith智能控制方法。方法通过对模型的纯滞后进行补偿,来减小纯滞后系统的超调和增强系统的稳定性。通过建立热疗数学模型并进行仿真研究,结果表明无论在参数不变还是参数改变的情况下,方法在超调量和凋节时间等方面都有很大提高,极大地改善了控制性能,提高了温度控制系统的鲁棒性和抗干扰性。     

Simth纯滞后补偿控制器的设计与仿真

由于过程控制系统的纯滞后特性,采用常规PID控制器会产生明显的超调和较大的调节时间;引入Smith预估器后,闭环系统的单位阶跃响应曲线快速、无超调,解决了纯滞后环节影响闭环系统稳定性的问题。     

基于继电辨识的Smith预估自校正算法的应用

工业过程控制的对象通常都存在纯滞后环节，含有纯滞后环节的系统特征方程中含有时滞项e^-τS，相当于在回路中引入附加相移，这将引起系统不稳定或降低系统的反馈性能，采用常规PID调节器不能获得较好的控制品质。Smith预估器是克服纯滞后影响的有效方法，但是控制算法需要控制对象的精确数学     

一种用于转炉炉口微压差控制的混合控制策略

针对转炉炉口微差压控制系统的时变性、强干扰性及大时滞等非线性特征,本文提出了一种混合模糊推理与改进S m i t h预估补偿的控制策略。采用模糊推理,根据实际专家经验对微压差控制系统进行非线性控制,以提高系统的鲁棒性。提出了一种新型高阶Smith预估控制器,以补偿控制系统的时滞性,丰富系统的动力学特征。数值仿真表明,与传统模糊控制相比,本文提出的控制策略具有响应快、无超调的优点。工程实践效果表明,本文提出的转炉炉口微压差控制策略是有效可行的,达到了很好的烟气减排和煤气回收效果。     

内模史密斯预测控制器的鲁棒整定方法

过程纯滞后和参数不确定性是导致工业控制不理想的重要原因。为解决这一问题实现过程平稳控制的目的,在史密斯预测控制结构的基础上,提出了基于一种基于鲁棒性能指标λ的参数整定原则,利用一阶泰勒级数逼近系统的时滞项,导出预测控制结构的控制器的控制参数,其可调的参数与系统的动态性能和鲁棒性能有着密切的联系。其后,分析一种鲁棒性能指标,导出其唯一可调的参数β与性能指标λ的表达式,并增加补偿项α修正对参数整定时产生的误差。通过仿真表明,该方法可以取得很好的平滑控制效果,具有很好的鲁棒性,能够克服过程滞后和过程参数不确定性导致的控制效果不理想的问题。     

电加热炉温度系统的PID-模糊Smith复合控制方法研究

针对电加热炉温度控制系统，研究了PID-模糊Smith复合控制方法。该控制方法利用Smith预估算法克服纯滞后，利用模糊控制来提高系统的鲁棒性，利用PID控制来提高稳态精度。在模型匹配和失配情况下进行了仿真研究，结果表明复合式控制器具有良好的稳定性和鲁棒性，对于大时间滞后的电加热炉温控系统是一种实用而简便的控制方法。     

Tuning algorithms for fractional order internal model controllers for time delay processes

This paper presents two tuning algorithms for fractional-order internal model control (IMC) controllers for time delay processes. The two tuning algorithms are based on two specific closed-loop control configurations: the IMC control structure and the Smith predictor structure. In the latter, the equivalency between IMC and Smith predictor control structures is used to tune a fractional-order IMC controller as the primary controller of the Smith predictor structure. Fractional-order IMC controllers are designed in both cases in order to enhance the closed-loop performance and robustness of classical integer order IMC controllers. The tuning procedures are exemplified for both single-input-single-output as well as multivariable processes, described by first-order and second-order transfer functions with time delays. Different numerical examples are provided, including a general multivariable time delay process. Integer order IMC controllers are designed in each case, as well as fractional-order IMC controllers. The simulation results show that the proposed fractional-order IMC controller ensures an increased robustness to modelling uncertainties. Experimental results are also provided, for the design of a multivariable fractional-order IMC controller in a Smith predictor structure for a quadruple-tank system.     

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。     

暖通空调控制系统Smith预估器自适应算法设计

针对暖通空调(HVAC)系统控制过程中存在的大时滞问题,研究在系统模型参数改变情况下克服时滞影响的方法.对于一阶带纯时滞的空调系统模型,利用信号相关理论和李亚普诺夫稳定理论,推导出了Smith预估器模型参数的自适应算法.本算法使Smith预估器可以在系统模型改变的情况下在线整定,从而实时更新参数.将此自适应Smith预估器应用于空调系统控制,可以避免在模型参数失配情况下引起的系统不稳定甚至振荡,解决了空调控制中大时滞对系统动态性能的影响,提高了稳定性.     

Deadtime compensation for nonlinear processes with disturbances

The control problem of time delay non-linear systems that are perturbed by disturbances is discussed. By coordinate transformations and feedback and prediction of the transformed states, we first linearize the perturbed non-linear systems into controllable quasi-linear systems with disturbances. Then, we can apply the well-developed linear control theory to stabilize the transformed systems. Thus, stable quasi-linear systems with time delay can be obtained. Furthermore, we may implement powerful deadtime compensation methods to study the performance of the proposed dynamic compensators, a Smith predictor and a new modified Smith predictor, for disturbance rejection. Finally, a typical non-linear chemical process, a continuous stirred tank reactor, is used as an example system to demonstrate the effectiveness of these deadtime compensators     

Networked control with delay measurement and estimation

In research on networked control systems (NCSs), the performance of the control system is assumed to be affected by network-induced parameters such as delays, jitters, packet losses and link failures. In this paper, compensation methods are studied, in the framework of NCS while considering the protocol specifications. The aim is to propose two different methods for the control over a network, adaptive Smith predictor approach and robust control based approach, which are imposed by the accessible information about the network. First, a clock synchronization protocol is implemented in each device of the network, thereby providing the possibility of end-to-end delay measurement, and a compensation strategy based on this measurement and the adaptive Smith predictor approach is applied. Secondly, the end-to-end upper bound delay estimate is calculated on the basis of the network architecture and the traffic estimation, and then subsequently used in a robust control based compensation strategy. The switched Ethernet network is used as an example of the communication network of the NCS. The efficiency of proposed approaches is evaluated with Matlab simulation as well as in the experimental prototype.     

无辨识自适应控制预估算法及应用

借助Smith预估思想,将无辨识自适应控制算法推广到大纯滞后系统.为解决Smith 预估器对模型的依赖问题,引入搜寻算法,提高了预估算法的鲁棒性和适应能力.给出了仿真 研究及具体工业应用结果.     

基于Smith预估计器的变论域模糊控制

对于缺乏精确模型的过程或参数时变的滞后过程,传统Smith预估计器难以达到满意的控制效果。变论域模糊控制能够对一些非线性的、无对象模型的系统进行控制,并基本消除了系统的静态误差,但在对迟延时间较大的系统进行控制时容易产生震荡。针对具有较大纯迟延时间的系统,该文提出了基于Smith预估计器的变论域模糊控制方案。该方案将Smith预估计器和变论域模糊控制方式相结合,较好地克服了常规变论域模糊控制和传统Smith预估计控制所存在的主要问题。通过仿真实验分析,证明了该控制方案的有效性。