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基于二自由度Smith的时滞过程控制系统的研究
精密制造与 自动化 2016年第 1期
基于二 自由度 Smith的时滞过程控制系统的研究
史增芳 姜岩蕾
(河南工业职业技术学院 河南南阳 473000)
摘 要 针对串级时滞过程,提出一种二 自由度 Smith预估控制方法。主回路采用二 自由度 Smith预估控制,克
服过程时滞的影响,同时使系统的设定值跟踪特性和干扰抑制特性解耦,通过控制器的设计,使系统同时获得良
好的设定值跟踪特性、干扰抑制特性和鲁棒性。
关键词 串级控制 内模控制 (IMC) 二 自由度Smith预估控制 最大灵敏度 时滞过程
串级控制系统大多应用到过程控制中,特别在
取 (s)= (s)= ,
控制中有时滞长、惯性大、干扰严重,振幅大的过
程控制应 串级控制。它可 以缩短过程控制中时滞长、
Gp2()= 2(s)= , 、 、n、 、
惯性大的过程响应时间,外界扰动可 以快速消弱且
控制结构比较简单。因此,串级控制在工业过程控 2分别为主、副过程的稳态增益、时间常数和滞后
制中具有广阔的应用前景。 时间。
副回路的设定值跟随特性和干扰抑制特性如下:
1 二 自由度 slllith预估控制 Gyr2(s)=丽y2(s)= (1)
二 自由度 Smith预估控制结构如图1所示,其
中,副回路采用 内模控制结构,r2、d2和Y2分别为 Gyd2(s)=yz(s)= [1-C2(S)Gp2m(S)]GL2($) (2)
副回路设定值、干扰信号、输出信号;C2为副控制
器;Gp2为副过程,Gp2为副过程模型;GL2为副回 当模型精确时,即 2(s)= 2m(s),则有
路干扰通道模型。主回路采用二 自由度 Smith预估
Gy2(s)= =C2(S)G2(s) (3)
控制结构, 、d1、Y】分别为主回路设定值输入、
干扰信号、输出信号;C为主回路设定值跟随控制
Gyd2(S)= =1【一C2(S)Gp2m(s) 2(s)(4
器;Q为主回路干扰抑制控制器 ;G】为主过程; 为
主回路等效过程 , 为主回路等效模型,Gm0是 当模型精确即 (s)=G (s)时,有
中不含时滞部分;GL为主回路干扰通道模型。
GyrI(s)= = (5)
Gydl(S)= =[1一Cm(s)Q(s)】 1(s) (6
由式 (5)、 (6)可 以看 出系统的干扰抑制特性
一囱嘲 Gyd1(s)只与主回路干扰抑制控制器Q(s)有关,而与
主回路设定值跟随控制器q()无关;设定值跟随特
L 二二 二
性Gy,(s)只与主回路设定值跟随控制器 )有关,
而与主回路干扰抑制控制器Q(s)无关。
图1 二 自由度 Smith预估串级控制结构图
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