大滞后系统Smith预估器的控制仿真.doc

大滞后系统Smith预估器的控制仿真 大滞后系统Smith预估器的控制仿真 一、实验目的 学习借助MATLAB软件设计一个Smith预估器控制一个大滞后环节,并且了解Smith预估器参数对系统的影响。 二、实验原理 借助MATLAB软件我们可以轻易的模拟大滞后系统,对其进行控制仿真, Smith预估器的基本原理就是预先估计出过程在基本扰动下的动态特性,然后由预估器进行补偿,力图使被延迟了τ的被调量超前反映的调节器,使调节器提前动作,从而明显的减小超调量和加速调节过程。 控制框图如下: U(s) Y(s) Gc(s) + - - + KsGs(s) Y’(s) + 其中 三、实验内容: 对以下大滞后环节 采取Smith预估器控制方案进行控制，其中K=2.2 T=200 τ=60。 采用工程整定中的动态特性参数法，有一组公式如下: 由此得到一组参数为: Kc=2.36 Ti=134.7s Td=20.9s 用MATLAB中的Simulink仿真工具箱仿真。 2.22.4 200s+1StepGainTransportScopeTransfer FcnDelay2.21-K-200s+1sTransportTransfer Fcn1Gain1IntegratorDelay12.220du/dt200s+1Gain2DerivativeTransfer Fcn2 ,( 其中K T τ变化5%，其中K=2.31 T=210 τ=63时。 2.312.4 210s+1StepGainTransportScopeTransfer FcnDelay2.311-K-210s+1sTransportTransfer Fcn1Gain1IntegratorDelay12.3120du/dt210s+1Gain2DerivativeTransfer Fcn2 其中K T τ变化-5%，其中K=2.09 T=190 τ=57时。 2.092.4 190s+1 StepGainTransportScopeTransfer FcnDelay 2.09 1-K-190s+1s TransportTransfer Fcn1Gain1IntegratorDelay1 2.09 20du/dt190s+1 Gain2DerivativeTransfer Fcn2 ,(其中K T τ变化10%，其中K=2.42 T=220 τ=66时。 2.422.4 220s+1StepGainTransportScopeTransfer FcnDelay 2.421-K-220s+1sTransportTransfer Fcn1Gain1IntegratorDelay1 2.4220du/dt220s+1Gain2DerivativeTransfer Fcn2 其中K T τ变化-10%，其中K=1.98 T=180 τ=54时。 1.982.4 180s+1StepGainTransportScopeTransfer FcnDelay 1.981-K-180s+1sTransportTransfer Fcn1Gain1IntegratorDelay1 1.9820du/dt180s+1 Gain2DerivativeTransfer Fcn2 - ,( 其中K T τ变化15%，其中K=2.53 T=230 τ=69时。 2.532.4 230s+1StepGainTransportScopeTransfer FcnDelay 2.531-K-230s+1sTransportTransfer Fcn1Gain1IntegratorDelay1 2.5320du/dt230s+1Gain2DerivativeTransfer Fcn2 其中K T τ变化-15%，其中K=1.87 T=170 τ=51时。 1.872.4 170s+1StepGainTransportScopeTransfer FcnDelay 1.871-K-170s+1sTransportTransfer Fcn1Gain1IntegratorDelay1 1.8720du/dt170s+1Gain2DerivativeTransfer Fcn2 四、实验总结: 通过试验，发现Smith预估器的控制能力强，控制范围广，对大延迟系统有很强的控制能力, 使被延迟了τ的被调量超前反映的调节器,使调节器提前动作,从而明显的减小超调量和加速调节过程。