基于Smith预估器的积分切换增益滑模控制

许多化工过程的传递函数往往包含积分环节和一阶惯性加纯时延环节.由于纯时延的存在,一般的控制方法很难使之稳定,即使能,也需要很长的调节时间且会出现振荡,因此在过程控制中这类系统被公认是一挑战性课题.Smith预估控制能克服纯时延,然而对模型非常依赖,当建模出现误差而不确定时,就会出现较大的振荡,甚至发散.特别是系统有常值干扰时,使用Smith预估控制方法,含积分环节的一阶惯性加纯时延系统则会出现余差.因此,本文提出1种基于Smith预估器的积分切换增益滑模控制,该方法使用1种超前一滞后网络前馈补偿常值干扰,利用滑模控制的鲁棒性以克服系统模型的不确定,系统能够实现渐趋稳定.积分型切换增益减小了系统抖动.仿真研究表明本文提出的方法能够控制好包含积分环节的一阶惯性加纯时延系统,是1种有应用潜力的控制方法.     

大时延系统的新型Smith预估控制器

本文在Smith预估法及其改进型的基础上,给出了一种新的Smith改进型。这种方法通过解除Watanabe法中对控制器的一个约束条件,使具有纯时延系统的控制器设计更为合理,有效地克服了现有方法中存在的问题。仿真例子表明,该方法较好地解决了大时延系统的控制问题。     

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。     

纯滞后预估补偿控制系统

纯滞后或大滞后对象在工业过程控制中是很普遍的。这类对象很难控制,用常规的 PID 方法不容易得到好的控制品质。较先进的控制方法是采用 Smith预估补偿控制。而采用这一方法必须要有一台纯滞后预估补偿器。为此本文提出用采样保持的方法,曾成功地研制出一台纯滞后时间可长达4000秒的预估补偿器,经长期实际运行,得到了满意的结果。文中介绍了这种补偿器的构成原理、线路设计方法及参数选择,并给出了原理线路。最后对用这种补偿器组成Smith 控制系统及系统整定等问题进行了讨论     

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。     

大时滞过程的改进单神经元-Smith控制器及其仿真

提出一种变结构单神经元-Smith预估控制器方案,用于大时滞过程控制.仿真结果表明,单神经元Smith预估控制能够充分利用神经元自学习、自适应的能力以及Smith预估补偿控制的优点,使系统的控制品质提高,而且具有更强的鲁棒性和自适应性.     

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。     

基于PLC的流量纯滞后控制系统设计

本课题以流量纯滞后过程控制综合实验系统为研究背景,以西门子S7-300为主要工具,以Smith预估补偿为控制算法。进行流量纯滞后控制方法的研究。并通过验证得出可行的基于PLC流量纯滞后的控制方法。     

预估模糊控制在循环水加药控制中的应用

针对Smith预估控制对模型误差较敏感,适应对象参数变化较差的缺点,提出了一种Smith预估模糊控制方法,利用模糊逻辑实现被控对象模糊化,利用Smith预估控制对被控对象滞后环节进行补偿。以火电厂循环水加药控制为例,对该控制方法进行仿真和实际应用研究,结果表明该系统能有效地避免纯滞后环节在控制系统中带来的振荡现象,工程应用取得了理想的控制效果,为纯滞后、大惯性、模型不确定系统的控制提供了很好的解决方法。     

矿仓料位过程控制不稳定性分析及其改造

某烧结厂混合料矿仓料位的过程控制采用Smith预估器纯滞后补偿系统,在系统运行过程中,当矿仓料位发生较大变化时,混合料矿仓出现严重的过程控制不稳定问题。文章分析了混合矿仓料位过程控制滞后的原因,采用反馈改进型Smith预估器纯滞后补偿新方法,以ABB公司的控制器为平台,构建了新的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问题。实际应用表明,该系统具有控制可靠性高、鲁棒性好和抗干扰能力强等优点,解决了烧结厂混合料矿仓料位的过程控制不稳定问题。     

肿瘤热疗中温控系统的建模与仿真

热疗是近几年出现的一种治疗肿瘤的新方法,针对热疗温度控制对象的纯滞后特性,在具有一阶惯性环节的Smith预估器的基础上,结合模糊PID控制与模糊自适应Smith预估控制,提出了一种模糊Smith智能控制方法。在生物热传递方程的基础上,建立了典型的热疗数学模型。通过对此模型的仿真研究表明：模糊Smith智能控制方法改善了控制性能,使温度控制系统的鲁棒性和抗干扰性得到了显著提高。     

模糊Smith智能温度控制器的设计与仿真

结合模糊PID控制与模糊自适应Smith预估控制的优点,提出了模糊Smith智能控制方法。用模糊控制方法设计了改进型Smith预估器的滤波时间常数,并制定了其整定规则和参数的模糊自适应调整机构。仿真研究表明,模糊Smith智能控制能改善参数时变的纯滞后系统的控制性能,提高系统控制时的鲁棒性与自适应性。     

史密斯模糊整定PID控制器的设计及仿真

对传统的史密斯预估器进行改良。针对传统的史密斯控制系统过分依赖被控对象的精确数学模型、以及当预估器与实际对象有差异时控制效果不佳的缺点,提出了史密斯纯滞后补偿和模糊整定PID参数原理相结合的集成控制算法,该算法将该模糊自适应整定PID控制器引入史密斯控制系统中,用模糊控制器取代原系统的控制器;并将该方法用于激光晶体生长系统的控制中,结果表明,该系统同时兼顾了史密斯控制和模糊控制的优点,对纯滞后、参数时变的激光晶体生长系统有很好的控制作用。     

史密斯模糊整定PID控制器的设计及仿真

对传统的史密斯预估器进行改良.针对传统的史密斯控制系统过分依赖被控对象的精确数学模型、以及当预估器与实际对象有差异时控制效果不佳的缺点,提出了史密斯纯滞后补偿和模糊整定PID参数原理相结合的集成控制算法,该算法将该模糊自适应整定PID控制器引入史密斯控制系统中,用模糊控制器取代原系统的控制器;并将该方法用于激光晶体生长系统的直径调节器中,结果表明,该系统同时兼顾了史密斯控制和模糊控制的优点,对纯滞后、参数时变的激光晶体生长系统有很好的控制作用.     

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.     

基于Smith预估补偿的网络控制系统仿真研究

针对网络控制系统中前向通道和反馈通道同时存在随机延迟的问题,提出了一种基于神经元控制器的Smith预估器的设计方案。利用根轨迹法分析了随机延迟对网络控制系统稳定性的影响。结合不完全微分先行PID控制算法,建立了Smith预估模型,在模型不完全匹配的情况下得到较好的控制性能。以直流电机为被控对象进行仿真研究,仿真结果表明该方法的有效性。     

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。     

Smith Predictor Based Fractional‐Order‐Filter PID Controllers Design for Long Time Delay Systems

In this paper, an original model‐based analytical method is developed to design a fractional order controller combined with a Smith predictor and a modified Smith predictor that yield control systems which are robust to changes in the process parameters. This method can be applied for integer order systems and for fractional order ones. Based on the Bode's ideal transfer function, the fractional order controllers are designed via the internal model control principle. The simulation results demonstrate the successful performance of the proposed method for controlling integer as well as fractional order linear stable systems with long time delay.     

Robust Stability Analysis of Smith Predictor Based Interval Fractional-Order Control Systems: A Case Study in Level Control Process

The robust stability study of the classic Smith predictor-based control system for uncertain fractional-order plants with interval time delays and interval coefficients is the emphasis of this work.Interval uncertainties are a type of parametric uncertainties that cannot be avoided when modeling real-world plants.Also,in the considered Smith predictor control structure it is supposed that the controller is a fractional-order proportional integral derivative(FOPID) controller.To the best of the a...