微机控制技术2007.03～06第四章常规及复杂控制技术3章节.pptVIP

(3)计算副回路偏差 (4)计算副控制器D2(z)的输出，采用增量式PID算法。 4.4.3 副回路微分先行串级控制算法 副回路微分先行串级控制算法 主要思想：把副回路的微分环节提前到反馈通道中，防止主控制器的输出影响副回路的稳定性，同时可以克服副对象的惯性。 副回路微分先行环节的递推算式推导 微分先行环节的传递函数： 其微分方程为： 差分方程为 递推算式 T T * * 微机计算机控制技术 纯滞后控制对象－存在于石化等行业的工业生产中，滞后时间过长容易引起系统超调和振荡。 纯滞后控制方法：施密斯预估器、大林算法等。 4.3 纯滞后控制技术 4.3.1 施密斯(Smith)预估控制 1、施密斯预估控制原理 施密斯预估控制原理：与D(s)并联1个预估器，组成纯滞后补偿器，用于补偿对象的纯滞后部分。 e’(t) D’(S) E’(S)=E(S)-U(S)GP(S)(1-e-τs) U(S)=E’(S)D(S) E’(S)= U(S) D(S) U(S)[1+D(S) GP(S )(1-e-τs)]=D(S)E(S) 其传函为： 系统闭环传函： P107 U(S) E(S) D’(S)= 补偿后系统等效控制框图为： D（S） GP（S） e-τs y(t) r(t) + - 补偿后，消除了纯滞后部分的影响，而系统的稳定性无影响，e-τs 将控制作用推移了τ 时间，系统特性与对象符合。 2、具有纯滞后补偿的数字控制器 纯滞后补偿的数字控制器：数字PID控制器＋施密斯预估器。 T 许多工业对象可以用一阶惯性环节和纯滞后环节表示： 因此预估器的传函为： 纯滞后补偿控制算法步骤： (1)计算反馈回路偏差e1(k) (2)计算施密斯预估器的输出yτ(k) 写为微分方程式 可得差分方程式 (3)计算反馈回路偏差e2(k) (4)计算PID控制器输出u(k) Kp为比例系数，Ki=KpT/Ti为积分系数，Kd=KpTd/T是微分系数。 施密斯预估器 滞后环节的实现：在内存设置FIFO（先进先出）的队列实现信号的延迟，队列长度N由 N= τ/T确定。 其输出 例. GC(S)= 1 0.5S+1 e-1.5s ,T=0.5S a. e1(k)=r(k)-y(k) b. Yτ(Z) U(Z) =Z[ ] 1-e-τs S 1 0.5S+1 ( 1-e-1.5s ) =Z[ ] 1-e-τs S 1 0.5S+1 ( 1-e-3Ts ) = [ ] Z Z- (1-Z-1)(1-Z-3) Z Z-1 e-T/0.5 = 0.632 1-0.368Z-1 Z-1(1-Z-3) = Z[ ] 1 S+1/0.5 (1-Z-1)(1-Z-3) 1 S Yτ(Z)(1-0.368Z-1)=0.632(Z-1-Z-4)U(Z) yτ(k)=0.368yτ (k-1)+0.632u(k-1)-0.632u(k-4) c. e2(k)=e1(k)-yτ(k) U(k)=u(k-1)+Kp[e2(k)-e2(k-1)]+Kie2(k) +Kd[e2(k)-2e2(k-1)+e2(k-2)] 4.3.2 达林（Dahlin)算法 1. 数字控制器D(z)的形式 控制对象：Gc (z)由一或二阶惯性环节和纯滞后组成： 达林算法的设计目标：设计数字控制器使系统的闭环传函为具有纯滞后的一阶惯性环节，且其滞后时间等于被控对象的滞后时间。 滞后时间τ 与T成整数关系。 构造数字控制系统，并用零阶保持器离散化φ (s)。 代入 =(1-Z-1) [(