大滞后补偿控制

滞后补偿的常用方式1. 引言滞后补偿是指在控制系统中为了消除由于传递函数的滞后特性引起的系统响应时间延迟而采取的一种补偿措施。

在许多实际应用中，滞后补偿是必要的，因为它可以提高系统的稳定性和响应速度。

本文将介绍滞后补偿的常用方式，包括滞后环节、滞后网络和滞后校正器。

2. 滞后环节滞后环节是一种简单有效的滞后补偿方式。

它通过增加系统传递函数中频率较低部分的增益来延迟系统响应时间。

具体而言，滞后环节可以通过串联一个增益和一个时延来实现。

增益可以调整以改变系统响应速度，而时延则决定了响应时间延迟的程度。

在控制系统中，常用的滞后环节形式如下：其中，K为增益系数，T为时延。

3. 滞后网络除了使用简单的滞后环节外，还可以使用更复杂的滞后网络来进行补偿。

滞后网络是由多个滞后环节串联而成的，它可以更加灵活地调整系统响应特性。

滞后网络的结构可以根据实际需求进行设计，常见的结构包括级联结构和并联结构。

在控制系统中，级联结构的滞后网络可以表示为：其中，G1、G2、…、Gn为滞后环节。

而并联结构的滞后网络可以表示为：其中，G1、G2、…、Gn为滞后环节。

通过调整滞后环节的增益和时延，并选择合适的级联或并联结构，可以根据具体需求来设计和实现滞后补偿。

4. 滞后校正器除了使用传统的滞后环节和滞后网络进行补偿外，还可以使用专门设计的滞后校正器来改善系统性能。

滞后校正器是一种特殊的控制器，在传统控制系统中与主控制器并行工作。

它通过测量系统输出信号与期望输出信号之间的差异，并通过调整输入信号来进行补偿。

在控制系统中，常用的滞后校正器形式如下：其中，C为滞后校正器。

滞后校正器可以根据系统的特点进行设计和调整，以实现最佳的补偿效果。

它可以通过自适应算法来实时调整参数，以适应系统动态变化。

5. 总结滞后补偿是一种常用的控制系统设计技术，它可以通过增加系统传递函数中频率较低部分的增益来延迟系统响应时间。

本文介绍了滞后补偿的常用方式，包括滞后环节、滞后网络和滞后校正器。

软件设计-Smith纯滞后补偿PID控制算法⼀、题⽬题⽬5：以中等纯度的精馏塔为研究对象，考虑到不等分⼦溢流的影响和⾮理想的汽液平衡，可以得到塔顶产品轻组分含量Y 与回流量L 之间的传递函数为：s e s s s s L s Y 12)15.17)(13.28()19.0(4.3)()(-?+++= 控制要求：1、采⽤Smith 纯滞后补偿PID 控制算法将塔顶轻组分含量控制在0.99。

2、采⽤继电法整定PID 参数。

3、整定效果验证：当被控过程参数时变时，如滞后时间由12→24，开环增益由3.4→6时，讨论PID 控制的响应速度及鲁棒性问题，考察当系统参数发⽣改变时，上述PID 参数是否选取合适。

⼆、Smith 纯滞后补偿控制原理针对纯滞后系统闭环特征⽅程含的影响系统控制品质的纯滞后问题，1957年Smith 提出了⼀种预估补偿控制⽅案，即在PID 反馈控制基础上，引⼊⼀个预估补偿环节，使闭环特征⽅程不含有纯滞后项，以提⾼控制质量。

如果能把图2-1中假想的变量B 测量出来，那么就可以按照图2-1所⽰的那样，把B 点信号反馈到控制器，这样就把纯滞后环节移到控制回路外边。

图2-1 反馈回路的理想结构⽰意图由图2-1可以得出闭环传递函数为G (s )=D (s )G P (s)e ?τs1+D(s)G P (s)由上式可见，由于反馈信号B 没有延迟，闭环特征⽅程中不含有纯滞后项，所以系统的响应将会⼤⼤地改善。

但是由于B 点信号是⼀个不可测(假想)的信号，所以这种⽅案是⽆法实现的。

为了实现上⾯的⽅案，假设构造了⼀个过程的模型，并按图2-2所⽰那样把控制量U(S)加到该模型上去。

在图 2-2中，如果模型是精确的，那么虽然假想的过程变量B 是得不到的，但能够得到模型中的B m 。

如果不存在建模误差和负荷扰动，那么B m 就会等于B ， E m (s )= Y (s )?Y m (s )=0 ，可将B m 点信号作为反馈信号。

滞后补偿的常用方式
滞后补偿是一种常用的控制策略，用于减小系统的偏差或误差。

它可以在控制系统中引入一个或多个控制器，根据当前和过去的误差值来调整输出信号。

以下是几种常见的滞后补偿的方式：
1.比例-积分-滞后（PI-Lead）控制：这是一种常见的控制
器结构，其中包含比例和积分项以及滞后滤波器。

滞后滤波器可用于延迟和调整控制信号，以适应系统的动态响应。

2.滞后补偿器：滞后补偿器是一种滤波器，通过引入一个
滞后相位来调整系统的频率响应。

它可用于调整系统的稳定性和稳定裕度，以减小系统的超调和震荡。

3.积分滞后补偿器：积分滞后补偿器是一种结合了积分和
滞后相位的控制器。

它可以通过提供快速的积分动作来减小系统的稳态误差，并通过引入滞后相位来改善系统的稳定性和动态响应。

4.先行滞后补偿器：先行滞后补偿器是一种双极滤波器，
它具有较低的频率增益和时间延迟。

它通常用于改善系统的稳态误差和稳定性，并提高系统的闭环响应速度。

这些是滞后补偿常用的方式，具体选择哪种方式需要根据系统的特性和需求进行评估和选择。

在实际应用中，可以根据系统的动态响应和性能要求来确定使用哪种滞后补偿
策略，并进行参数调整和优化。

大滞后PID控制说明一、反作用模式本模式适用于加热升温控制。

（一）回路连接X：整型数输入为过程测量值SV：整型数输入为给定值EN：状态输入，为PID使能，EN：0 PID 不工作EN：1 PID 工作缺省值为1Y：PID整型数输出值。

0-4094MV：PID整型数输出值。

0-1000 对应0-100%(PLC编程画面，以上是个PID控制程序)（二）控制模式注：CS1、DS1、CS2、DS2为X1、X2、Y1、Y2区域分界，BS1、BS2、BS3、BS4为相应控制输出提前量动作说明：（1） 当测量温度在X1区域时，控制输出为100%，全功率加热。

（2） 当温度上升到X2区域时，控制输出为MV=100%-BS1，提前降热负荷。

（3） 当温度继续上升到PID 区域时，控制输出为PID 自动控制模式。

（4） 当温度继续上升，进入Y1区域时，控制输出为0%，停止加热。

（5） 当温度继续下降，进入PID 区域时，控制输出为PID 自动控制模式。

（6） 当温度继续下降，进入X1区域时，控制输出为100%，全功率加热。

测量值：X设定值：SV 精调下偏差：CS1 粗调下偏差：DS1精调上偏差：CS2 粗调上偏差：DS2时间输出值：100%输出（三）参数说明（四）举例说明3. 伟达科PID参数(5温区回流焊)4.1模拟量类基本的功能块对模拟量进行读，不需要更多的修改，模拟量数据以整型值表示：10位0－102312位0－4095所有UCS5模块数据以0－4095，以下是热电偶采集模拟量块双击UCS5.E37COM模块弹出如下窗口：以上窗口中CH0－CH9模块上道通，是滤波时间，可选择性的。

CH10通道是冷端补偿的，在硬件上只需要短接一下，测量出来是室温，在软件中是可调整的。

4.2模拟0-10V4-20MA输入模块如下图示：双击UCS5.E37块弹出如下窗口：CH0－CH10通道选择1:1信号为硬件模块的信号0-10V4-20MA。

典型大惯性过程的控制方法综述（共5篇）第一篇：典型大惯性过程的控制方法综述典型大惯性过程的控制方法在工业生产过程中,经常由于物料或能量的传输带来时间延迟的问题,即被控对象具有不同程度的纯滞后,不能及时反映系统所受的扰动。

此外,测量信号到达控制器,即使执行机构接受信号后立即动作,也需要经过一个滞后时间才能影响到被控制量实现控制。

该种类型过程必然会产生较大的超调和较长的调节时间,使过渡过程变坏,系统的稳定性降低。

设τ为纯滞后时间, T为对象的容量滞后时间,当τ/T增加时,过程中的相位滞后增加而使超调增大,甚至会因为严重超调而出现生产安全事故。

通常将纯滞后时间与过程的时间常数之比大于0.3的过程认为是具有大滞后的过程。

即:TP=T传统的PID控制一般不能解决过程控制上的大滞后问题,具有大滞后的过程控制被公认为是较难的控制问题,一直以来都是过程控制研究的热点。

加热装置的炉温控制具有典型的时间滞后特点。

基于前人研究成果，本文对适用于大惯性过程中的典型控制算法进行总结，并适当的列举当下较为突出的相关控制策略，做出相应的说明和阐述。

一、传统控制的改进1.串级控制由于系统纯延迟时间较长，而且扰动的因素多，单回路反馈控制系统不能满足控制品质的要求。

为了提高控制质量，采用串级控制系统，运用副回路的快速作用，有效地提高控制质量，满足生产要求。

串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。

若选择锅炉为大延迟对象，则串级控制方框图可以设计成如图1-1所示。

x ― 主调节器― 副调节器调节阀炉膛管壁物料y副测量变送器主测量变送器图1-1 整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。

副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。

前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。

基于PID的滞后系统的各种控制方法
作者：郝天天薛超
来源：《中国信息化·学术版》2013年第02期
0 引言
用PID控制方法可以消除系统的时间迟延。

有人证明在一定的条件下，PID控制器可以和Smith预估器等价，而且PID控制的一些优点还吸引着许多研究者，探讨将它与其它方法相结合来改善时滞过程的控制效果。

此外，合理地调整PID参数也可以达到滞后补偿等作用。

对二阶惯性加时滞的系统，有人提出了利用开关阶跃响应法来辨识被控过程的特征参数，再通过整定公式来得到PID参数，经过仿真实验，证明了这种PID参数整定的方法对时滞过程是适用的，并具有一定的鲁棒性。

1 大滞后系统的PID预估控制方法
常规PID调节器不能对大滞后对象进行有效控制，当时常规PID调节器已很难获得良好的控制性能，以至系统失去稳定性。

预估控制方法能对大滞后系统进行有效控制。

这种控制方法与滞后时间无关，方法简单，易于工程实现，使常规PID调节器在大滞后系统的控制中如同对无滞后系统的控制一样有效。

同时可以证明该法使系统的稳定性与系统的滞后无关，经MATLAB仿真验证，该法具有良好的控制品质，且能适应对象参数和结构有一定变化的时滞系统（即有较好的鲁棒性）。

PID预估控制方法框图如图2.4所示：
参考文献
[1] 仇慎谦编著，PID调节规律和过程控制，江苏科学技术出版社？ 1987.12；
[2] 吕群，于标：大滞后系统的一种 PID预估控制方法，武汉职业技术学院学报2007年第六卷第五期；
[3] 李曼珍：滞后系统的Smith预估器算法；。

《板形闭环控制系统的滞后补偿策略研究》篇一一、引言在现代化工业生产过程中，板形闭环控制系统作为关键环节，其性能的稳定性和精确性直接关系到产品的质量和生产效率。

然而，由于系统中的多种因素，如设备老化、环境变化等，往往会导致系统出现滞后现象，从而影响控制效果。

因此，针对板形闭环控制系统的滞后补偿策略研究显得尤为重要。

本文旨在探讨板形闭环控制系统的滞后原因、分析现有补偿策略的优缺点，并提出一种新的滞后补偿策略。

二、板形闭环控制系统的滞后原因分析板形闭环控制系统的滞后主要源于系统内部和外部的多种因素。

内部因素包括传感器响应时间、控制器计算时间、执行器动作时间等；外部因素则包括环境变化、设备老化、外部干扰等。

这些因素共同作用，导致系统在控制过程中出现滞后现象，影响系统的稳定性和精确性。

三、现有滞后补偿策略的优缺点分析针对板形闭环控制系统的滞后问题，目前已有多种补偿策略。

其中，常见的包括基于模型的补偿策略、基于规则的补偿策略和基于学习的补偿策略。

这些策略在不同程度上都能有效减少系统滞后，提高控制精度。

然而，各种策略也存在着一定的局限性，如模型复杂度较高、规则制定难度大、学习过程耗时等。

四、新的滞后补偿策略提出针对现有滞后补偿策略的不足，本文提出一种基于预测控制的滞后补偿策略。

该策略通过建立系统滞后模型，预测系统在未来时刻的状态，从而提前进行控制调整，以减小系统滞后。

同时，该策略还结合了机器学习算法，通过不断学习系统运行过程中的数据，优化预测模型，进一步提高补偿效果。

五、新策略的实现方法与实验验证（一）实现方法新提出的滞后补偿策略的实现方法主要包括以下步骤：1. 建立系统滞后模型：根据系统特性和运行数据，建立系统滞后模型，描述系统滞后的时间特性和空间特性。

2. 预测系统未来状态：利用建立的滞后模型，预测系统在未来时刻的状态。

3. 提前进行控制调整：根据预测结果，提前进行控制调整，以减小系统滞后。

4. 优化预测模型：结合机器学习算法，通过学习系统运行过程中的数据，优化预测模型，进一步提高补偿效果。

《板形闭环控制系统的滞后补偿策略研究》篇一一、引言在现代化工业生产过程中，板形闭环控制系统作为关键环节，其性能的稳定性和准确性直接关系到产品的质量和生产效率。

然而，由于多种因素的影响，如系统内部的复杂性和外部环境的干扰，板形闭环控制系统往往存在滞后现象，这严重影响了系统的控制精度和稳定性。

因此，研究板形闭环控制系统的滞后补偿策略具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、板形闭环控制系统的基本原理与问题板形闭环控制系统主要由传感器、控制器、执行器等部分组成。

通过传感器实时获取板形的状态信息，将信息反馈给控制器，控制器根据反馈信息对执行器进行控制，以实现对板形的精确控制。

然而，在实际运行过程中，由于系统内部的复杂性和外部环境的干扰，系统往往存在滞后现象。

这种滞后现象主要表现为系统对输入信号的响应延迟，导致系统无法及时、准确地响应外部变化，从而影响系统的控制精度和稳定性。

三、滞后补偿策略的必要性针对板形闭环控制系统的滞后现象，采取有效的滞后补偿策略是非常必要的。

首先，滞后补偿策略可以提高系统的响应速度和准确性，使系统能够及时、准确地响应外部变化。

其次，滞后补偿策略可以增强系统的稳定性，降低系统在运行过程中受到的干扰和影响。

最后，通过滞后补偿策略的优化，可以提高产品的质量和生产效率，为企业带来更大的经济效益。

四、滞后补偿策略的研究现状目前，针对板形闭环控制系统的滞后补偿策略，国内外学者已经进行了大量的研究。

其中，常见的滞后补偿策略包括预测控制、模糊控制、神经网络控制等。

这些策略在一定程度上都能有效地解决系统滞后问题，提高系统的控制精度和稳定性。

然而，每种策略都有其优缺点，需要根据具体的应用场景和需求进行选择和优化。

五、滞后补偿策略的优化与实现针对板形闭环控制系统的特点，本文提出了一种基于预测控制的滞后补偿策略。

该策略通过建立系统数学模型，预测系统未来的状态变化，从而提前对执行器进行控制，以弥补系统的滞后。

同时，该策略还结合了模糊控制和神经网络控制的优点，能够适应不同工作环境和需求的变化。