Smith预估控制研究进展

Smith预估控制能够有效克服系统时延,在过程工业中有着广泛应用。然而这种控制方法对系统建模精度要求很高,当出现系统不确定性和外部干扰时,Smith预估控制性能会显著降低。本文对Smith预估控制器进行了简单介绍,并对Smith预估控制器结构改进的研究、参数整定方法的研究和与高级控制算法结合的研究等进行了介绍和总结。     

一种改进的Smith预估控制系统

提出一种改进的Smith预估器 ,在常规Smith预估器的基础上增加了两个控制器 ,内环控制器用来稳定积分和不稳定过程 ,反馈控制器对干扰进行抑制 ,并把主控制器设为设定值加权PI控制器。仿真结果表明 ,该方案不仅可行 ,而且在模型失配的条件下 ,控制品质比常规的Smith预估控制有很大的改善。     

基于TC控制与干扰观测器的Smith预估控制

针对传统的Smith预估器在实际工业过程控制中存在鲁棒性和抗扰性差的问题,提出了一种控制结构简单、不依赖于精确数学模型、响应速度可调的鲁棒控制器(TC控制器)与干扰观测器相结合的改进型Smith预估控制。当典型时滞系统的预估器模型时滞参数τm变化±50%时,系统输出仍然平滑而且响应速度快,增强了系统的鲁棒性和抗扰性,明显地改善了控制系统的品质。仿真研究表明该方法对于时滞系统有效、可行。     

基于Smith预估器的抄纸过程水分定量控制

针对抄纸过程水分定量系统具有时变性、非线性和大纯滞后的特征，提出了基于Smith预估器的抄纸过程水分定量控制方法。该方法通过在线测量纯滞后时间，使Smith预估器的特点得到充分的发挥，有效地克服了纯滞后对控制系统稳定性及性能指标的影响。实际运行结果表明，该方法具有较好的鲁棒性。     

基于Smith预估器的PID自适应控制及其应用

针对大时滞时变对象 ,把Smith补偿控制原理和PID参数的自适应调整方法结合起来 ,提出了基于BP神经网络整定Smith PID控制算法 ,即在Smith预估补偿控制系统中 ,利用BP神经网络在线自学习整定PID参数 ,使PID参数实现最佳的非线性组合 ,以适应对象特性的变化 ,从而克服了常规PID算法不适应大时滞系统控制和常规Smith算法过于依赖模型精度的缺陷。仿真研究和实际应用表明 ,本文算法具有很强的鲁棒性和良好的控制品质 ,工程应用控制效果令人满意。     

基于Smith预估补偿的自适应模糊PID控制在换热器出口温度控制中的应用

温度控制系统由于其本身的非线性、大惯性、纯滞后、参数时变等特性,常规的控制方法难以达到理想的控制效果。本文提出一种基于Smith预估补偿的自适应模糊PID算法,并以该方法在北京化工大学过程控制实验系统上进行换热器出口温度设定值的跟踪控制实验,取得了比较理想的控制效果。     

基于Smith预估模糊PID的电镀废水处理系统改进

为解决以pH值和ORP为期望的电镀废水处理系统存在的测量误差大和试剂投放精度低等问题,设计带基准校验的pH值和ORP测量模块,应用Smith预估补偿和模糊控制整定PID参数,优化控制试剂投放。模块采用升降电极间歇测量pH值和ORP,避免油污等黏附增大测量误差,带Smith预估补偿的模糊PID能优化电镀废水处理系统的动态性能,实现对电镀废水和所需试剂的精细化管理。仿真与应用效果表明,电镀废水处理系统的动态响应得到明显改善,试剂消耗降低,水污染物排放低于国家标准限值。     

Smith预估-模糊控制在硝酸氧化炉自设定氨空比控制中的应用

硝酸生产氧化炉温度控制系统具有大惯性、非线性及时变等特点,采用常规控制方法对温度进行控制难以获得满意的效果。因此,提出一种新的基于模糊控制的氨空比自动设定方案,通过模糊控制器输出氨空比修正值,实现了氨空比的自动设定;同时,将Smith预估控制应用于主回路进行温度补偿,减小了时滞的不利影响。仿真结果显示:该方案自动设定的氨空比能够很好地调节氧化炉温度,较常规控制方法超调量小、调节时间短。     

变时滞系统的辨识自适应控制算法的改进与仿真研究

城市供水出水浊度过程控制是大时滞难控对象,Smith预估控制方法的研究有效地改善了时滞带来的控制困难的问题,但是当系统模型不精确时,很难获得好的控制品质。采用时滞辨识自适应方法,有好的控制效果,但当被控系统的时滞参数是时变时,在一定范围内可能存在的时滞辨识的效果不理想,所以提出采用变搜寻区域的辨识方法,可以实时地搜索出真实过程的时滞。该算法用于变时滞的系统,具有良好的控制品质和较强的自适应能力。     

串级控制与史密斯预估相结合在窑炉通路玻璃液温度控制中的应用

针对大滞后被控对象,介绍了一种串级PID控制器,并将史密斯预估补偿方法用于窑炉通路温度控制。     

改进Smith预估控制器的解析设计

针对化工过程常见的积分和不稳定时滞对象,基于改进的史密斯预测控制提出了两自由度控制方案。首先根据鲁棒控制理论H2最优性能指标设计设定值跟踪控制器,然后在分析稳定性和抗扰性的基础上设计了扰动抑制控制器,设定值跟踪控制器和扰动抑制控制器可通过性能参数独立调节和优化。同时针对存在的乘性不确定性过程分析了系统的鲁棒稳定性。最后通过仿真实例验证了该控制方案的有效性。     

PLC控制系统设计及其应用中的抗干扰问题

分析PLC控制系统设计中的要点、硬件的选择、存储容量和指令执行速度、PLC输入回路中电源选择、输出回路中输出方式。指出在工程应用时必须综合考虑控制系统的抗干扰性能,并结合工程提出了几种有效的抗干扰措施。     

浮法玻璃主线DCS自控系统抗干扰问题

通过浮法玻璃主线DCS自控系统实例,对主要干扰源进行分析,并着重从自控系统硬件着手采取相应措施,以提高系统的抗干扰能力,保证其可靠运行.     

基于一类时滞对象控制方法的探讨

鉴于过程控制中普遍存在时滞现象,探讨了smith预估器和各种控制算法之间的联系,仿真了模型失配、时滞变化及干扰等因素。仿真结果表明:Dahlin-smith控制器和Inner Model Control-smith(IMC-smith)控制器具有响应速度快、超调量小的特点。特别是在模型失配情况下,鲁棒性和抗干扰能力表现突出。模型失配改进型smith结构给系统带来了良好的控制质量,具有对模型参数敏感度小的特点。     

大时滞过程控制方法及应用

论述了时滞系统的各种控制方法的原理和优缺点,从最早的Smith预估控制到新近发展的各种智能控制技术以及它们的融合,指出时滞系统的控制仍然是控制领域中的研究热点,特别是基于无参数模型的时滞过程控制的研究更是方兴未艾。可以认为,智能控制技术和传统的滞后控制方法的结合对时滞过程的控制是有效的,可望在工业实践中得到应用。     

一种基于卡尔曼滤波器的Smith预估解耦控制

通过对抄纸过程的多变量耦合问题进行分析,提出一种满足解耦要求和控制目标需要的基于卡尔曼滤波器的Smith预估控制方法.并在简要介绍解耦原理的基础上,给出了系统的设计思路和实验仿真过程,系统仿真研究表明该方法的有效性,而且算法具有良好的鲁棒性.     

改进型Smith-专家PID算法在烘缸温度串级系统上的应用

针对少烘缸或单烘缸纸机的干燥过程具有滞后大、惯性大且非线性的缺点,提出专家PID结合Smith预估器的算法,设计了少烘缸纸机或单烘缸纸机的烘缸温度和蒸汽流量串级控制系统。主控制器是改进的专家PID控制器,利用基于专家经验的知识库在线调整PID参数;对主回路采用改进型Smith预估器,以克服纯滞后对系统稳定性的影响,也解决了Smith预估器对数学模型精确要求的问题。利用MATLAB进行仿真,结果表明:改进型Smith-专家PID算法具有良好的控制品质,具有超调小及响应速度快等动态特性。