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史密斯补偿

时间:2023-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:在控制精度要求高时,需采用补偿控制或采样控制。补偿指按照系统的特性设想一种模型加入到原来的反馈控制中,以补偿动态特性,加入部分即为补偿反馈。图4-34常用的史密斯预估补偿器的实现原理,图中设对象模型可以分解成不含滞后的G0和纯滞后的e-τs。由图4-34知史密斯预测补偿器在构建时采用了被控对象的数学模型,因此史密斯预估补偿器存在着模型敏感的特点,技术界也因此进行了一系列的改进。

物流、温度等系统滞后不可避免,被控量不能及时反映所受扰动,不能及时在控制量中体现相应的控制作用,产生明显的超调和延长调整时间,从而给控制带来难度。难度将随着滞后时间与整个动态时间的比例的增加而增加。当τ/T增加,相位滞后增加,超调变得严重,出现停产结果(如结焦),甚至引起系统不稳定,被控量超出安全限值,产生破坏性结果(如爆炸)。一般来说,如纯属滞后时间τ与时间常数T之比大于1,则认为系统具有大纯滞后。

在控制要求不严格时,可以采用PID控制解决滞后。在控制精度要求高时,需采用补偿控制或采样控制。补偿指按照系统的特性设想一种模型加入到原来的反馈控制中,以补偿动态特性,加入部分即为补偿反馈。图4-34常用的史密斯预估补偿器的实现原理,图中设对象模型可以分解成不含滞后的G0(s)和纯滞后的e-τs。

图4-34中史密斯预估器

C1(s)=C(s)+G0(s)(1-e-τs)U(s)补偿后系统的闭环传递函数为

其特征方程中已不含e-τs项,消除了滞后对系统特性的影响。分子上的e-τs则表明输出量C(s)中存在滞后。

由图4-34知史密斯预测补偿器在构建时采用了被控对象的数学模型,因此史密斯预估补偿器存在着模型敏感的特点,技术界也因此进行了一系列的改进。

图4-34 史密斯预估补偿器

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