史密斯预估器

1纯滞后对象的控制算法在工业生产的控制中，有许多控制对象含有较大的纯滞后特性。被控对象的纯滞后时间τ使系统的稳定性降低，动态性能变坏，如容易引起超调和持续的振荡。对象的纯滞后特性给控制器的设计带来困难。纯滞后补偿控制——史密斯(Smith)预估器大林(Dahlin)算法2•Smith预估控制是一种广泛应用的对纯滞后对象进行补偿的控制方法，实际应用中，表现为给PID控制器并接一个补偿环节，该补偿环节称为Smith预估器。•Smith预估补偿是在系统的反馈回路中引入补偿装置，将控制通道传递函数中的纯滞后部分与其他部分分离。•其特点是预先估计出系统在给定信号下的动态特性，然后由预估器进行补偿，力图使被延迟了的被调量超前反映到调节器，使调节器提前动作，从而减少超调量并加速调节过程。•如果预估模型准确，该方法能后获得较好的控制效果，从而消除纯滞后对系统的不利影响，使系统品质与被控过程无纯滞后时相同。3史密斯(Smith)预估器设被控对象传递函数为()()sPGsGse()(1)sPGse史密斯预估器的原理：与D(s)并联一个补偿环节，用来补偿对象中的纯滞后环节。这个补偿环节叫做预估器。它的传递函数：D(s)GP(s)e-τse(t)u(t)y(t)r(t)-+GP(s)是G(s)中不含纯滞后特性的部分4'()()(4.40)1()()(1)sPDsDsDsGse由预估器与D(s)组成总的补偿控制器（简称补偿器）增加补偿环节后的结构图经过补偿后的闭环传递函数''()()()()()(4.41)1()()1()()sPPDsGsDsGsseDsGsDsGsD(s)GP(s)e-τse(t)u(t)y(t)r(t)-+GP(s)(1-e-τs)-+yr(t)5经过补偿后的闭环系统，因其滞后特性e-τs相当于已到了闭环回路之外，它相当于下面的系统()()()1()()sPPDsGsseDsGs它不影响系统的稳定性，只是将y1(t)后移了一段时间。其控制性能相当于无滞后系统D(s)GP(s)e(t)u(t)y(t)r(t)-+e-τsy1(t)1()()()1()()PPDsGssDsGs1()()Ssse