第三章 内模控制技术.pptVIP

第1页，共36页，星期日，2025年，2月5日二、控制系统中纯滞后传递函数模型典型环节传递函数1.一阶2.二阶3.非自平衡过程第2页，共36页，星期日，2025年，2月5日三、纯滞后特性对控制系统的影响控制系统典型结构R（s）F（s）Y（s）-+Gc(s)G(s)Gf(s)Gm(s)第3页，共36页，星期日，2025年，2月5日三、纯滞后特性对控制系统的影响1.纯滞后出现在干扰通道系统的稳定性不受纯滞后特性的影响2.纯滞后出现在反馈通道特征根受到纯滞后时间的影响，不利于系统的稳定性，使系统的控制品质变差。3.纯滞后出现在前向通道影响系统的稳定性和控制品质。第4页，共36页，星期日，2025年，2月5日四、纯滞后系统的MATLAB计算及仿真1.纯滞后特性的近似用MATLAB函数命令pade()来近似其传递函数。[np,dp]=pade(tan,n)2.带纯滞后特性闭环系统的近似模型R（s）Y（s）-Gc(s)G(s)Gm(s)带纯滞后特性闭环系统的典型结构图第5页，共36页，星期日，2025年，2月5日2.带纯滞后特性闭环系统的近似模型R（s）Y（s）-Gc(s)G(s)Gm(s)带纯滞后特性闭环系统的近似结构图Pd(s)第6页，共36页，星期日，2025年，2月5日3.仿真实例：已知大纯滞后系统的被控广义对象传递函数为设定控制用PID调节器传递函数为对系统的PID控制与Smith控制分别进行仿真。第7页，共36页，星期日，2025年，2月5日PID控制的仿真程序%L5405a.m

n1=[2];d1=[41];G1=tf(n1,d1);

tau=4;[np,dp]=pade(tau,2);Gp=tf(np,dp);

n2=[7.0234.2950.06875];

d2=[0.92876.0950];G2=tf(n2,d2);

sys=feedback(G1*G2,Gp);

[y,t]=step(sys);

set(sys,Td,tau);t1=[0:0.01:200];step(sys,t1)第8页，共36页，星期日，2025年，2月5日PID控制的阶跃响应曲线超调量：8.7348%，峰值时间：6.5780s，调节时间：7.0166s第9页，共36页，星期日，2025年，2月5日Smith预估控制的仿真程序%L1517a.m

n1=[2];d1=[41];G1=tf(n1,d1);

tau=4;[np,dp]=pade(tau,2);Gp=tf(np,dp);

n2=[7.0234.2950.06875];

d2=[0.92876.0950];G2=tf(n2,d2);

sys=feedback(G1*G2,1);

[y,t]=step(sys);

set(sys,Td,tau);t=[0:0.01:400];step(sys,t)第10页，共36页，星期日，2025年，2月5日Smith预估控制的阶跃响应曲线较好的控制了对PID控制的振荡曲线，使被延迟了的被控量提前反映到调节器，减小超调使之成为单调上升的过程。第11页，共36页，星期日，2025年，2月5日第二节内模控制技术内模控制(InternalModelControl——IMC）是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略。它与史密斯预估控制很相似，有一个被称为内部模型的过程模型，控制器设计可由过程模型直接求取。设计简单、控制性能好、鲁棒性强，并且便于系统分析。第12页，共36页，星期日，2025年，2月5日图6－1内模控制结构框图——实际对象；——对象模型；——给定值；——系统输出；——在控制对象输出上叠加的扰动。内模控制器的设计思路是从理想控制器出发，然后考虑了某些实际存在的约束，再回到实际控制器的。1.什么是内模控制？第13页，共36页，星期日，2025年，2月5日讨论两种不同输入情况下，系统的输出情况：（1）当时：假若模型准确，即由图可见假若“模型可倒”，即可以实现可得不管如何变化