帶Smith預(yù)估器的預(yù)測PID控制器的設(shè)計(jì)
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圖3中，在110s處設(shè)定值發(fā)生幅值為20％、寬度為10s的脈沖擾動，以及在200s處，對象模型躍變?yōu)锳1(z-1)=1-0．99z-1+0．25z-2，以及B1(z-1)=0．57+O．31z-1。從圖中結(jié)果的對比可以看出，預(yù)測PID(β=0．95)比常規(guī)PID(Z-N法整定)控制器具有更好的動態(tài)響應(yīng)特性，并且在出現(xiàn)外部擾動以及對象內(nèi)部特性發(fā)生變化時體現(xiàn)出了更強(qiáng)的抗干擾性與魯棒性。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/163514.htm
圖4則是在其他參數(shù)保持不變(β=1．35)，時延步數(shù)分別取值為5、20、40與110時，系統(tǒng)(無Smith補(bǔ)償)的響應(yīng)特性曲線，可以發(fā)現(xiàn)，隨著時延的增加，系統(tǒng)的超調(diào)量及響應(yīng)時間都有所增加，動態(tài)性能逐漸變差。由前文的分析可知，系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)性能可以通過改變β的大小來調(diào)節(jié)，另外在大時延系統(tǒng)中也可以通過引入Smith預(yù)估器來補(bǔ)償時延，這里以k=110為例，對這兩種方法進(jìn)行比較，結(jié)果如圖5所示(800s處模型躍變?yōu)锳1(z-1)，B1(z-1)以及時延k變?yōu)?00)。很顯然，增加B的值，雖然可以很好地改善系統(tǒng)的超調(diào)量，但卻無法兼顧系統(tǒng)的響應(yīng)時間，這對于那些對系統(tǒng)超調(diào)及響應(yīng)時間都有要求的對象來說是不可取的，而加入Smith預(yù)估補(bǔ)償?shù)姆椒?，則可以消除延時的影響，使大時延系統(tǒng)的超調(diào)量及響應(yīng)速度都得到大大改善，并且很好地保持了系統(tǒng)的魯棒性。
4 結(jié)論
文中討論了基于SGPC的PID參數(shù)整定問題。仿真結(jié)果表明，此方法較常規(guī)PID具有更好的控制性能，而且自適應(yīng)Smith預(yù)估器的引入可以克服大時延系統(tǒng)的整定誤差，并且充分保持了系統(tǒng)的魯棒性。本研究為工業(yè)過程控制中的大滯后、時變等復(fù)雜系統(tǒng)的控制提供了一種良好的選用方案。
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