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第4章F 高级控制技术(不讲)

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测控专业导论第4章

测控专业导论第4章
y
稳态
动态
t 稳态
2）稳定性分析
控制系统要能正常的工作，必须是稳定的。系
统的稳定性定义为：系统在受到外作用力后，偏离
了正常工作点，而当外作用力消失后，如果系统能
够以一定精度返回到原来的工作点，则称系统是稳
定的；否则系统就是不稳定的。
干扰f
+e
给定值 +
控制器
调节阀
加热器 及房间
被控变量
实测值
传感器
1.对控制系统的性能要求 对于任何一个控制系统的要求都可以概括为稳定性（稳）、快速 性（快）、准确性（准）三个方面。“稳”与“快”是说明系统 动态品质，“准”是说明系统的稳态品质。
1）时域性能描述 控制系统的时间响应从时间顺序上讲，可以大 致划分为稳态和动态两个过程。研究系统的时间响 应必须对动态和稳态两个过程的特点和性能加以讨 论。
应过程和实 响应UC(t)
为一阶惯性时，可以推出系统的模型为：
R
Ur(t)
C UC(t)
3.拉普拉斯
变换与传递 函数
描述系统的特性时常出现微分方程或积分方程， 要进一步分析系统的动态性能时求解较为困难。
如环节的特性方程是微分方程时，输入输出变
量无法剥离出来写成简洁的系统特性关系，下
RCdudct(t)一如步果u的用c(分拉t)析氏和变u计换r(算式t)表很示困
2.反馈控制系统的过渡响应
由于系统特性的不同，反馈控制系统的阶跃响
应有四种形式：
（a）非周期衰减过程
y
被控变量在给定值的某 一侧作缓慢变化，最后趋于 0 给定值。
单调过程 t
(a)
（b）衰减振荡过程
y
被控变量上下波动，但

第四章 计算机控制系统的控制算法

第四章 计算机控制系统的控制算法

信号通过零阶保持器后存在幅值衰减和相位滞后。 但如果采样周期T足够小，即采样频率足够高时，可以忽 略这一影响。对于小的采用周期，用幂级数展开，用T/2 的时间滞后环节来近似：
设相位裕量减少5-15度，则采样周期应选为：
2020-10-19
信息与电气工程学院
山东科技大学
12
计算机控制系统
间接设计方法得以实现的重要依据是： (1) 采样周期要满足香农采样定理； (2) 采样周期足够小，达到零阶保持器的相位
因此，计算机控制系统也可以称为数字控制系统、离 散控制系统或采样控制系统。
模拟控制系统称为连续控制系统。
2020-10-19
信息与电气工程学院
山东科技大学
5
计算机控制系统
2. 离散(数字)控制系统与连续(模拟)控制系统的本质 区别在于：模拟系统中的给定量、反馈量和被控量都是连 续型的时间函数，而在离散系统中，通过计算机处理得给 定量、反馈量和被控量是在时间上离散的数字信号。
把计算机引入连续控制系统中作为控制器使用，便 构成了计算机控制系统。
由计算机构成的控制系统，在本质上是一个离散系统。
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信息与电气工程学院
山东科技大学
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计算机控制系统
传递函数的定义
1. 连续系统中传递函数的定义是：零初始条件下， 一个环节(系统)的输出量的拉氏变换与输入量的拉氏变 换之比。
第四章 计算机控制系统的 控制算法
第八讲-第十三讲
2020-10-19
信息与电系统
概述
第八讲
计算机控制系统的设计，是指在给定系统性能 指标的条件下，设计控制器的控制规律和相应的数 字控制算法。
数字控制器的设计方法按其设计特点分为三大 类：

第二章软件无线电的体系结构ppt课件

第二章软件无线电的体系结构ppt课件

软件无线电节点配置要求：
➢ 一个软年无线电节点可以进行个性配置， 可以改变空间接口的任何方面，如信号是否 跳频，是否扩频，当然改变配置后所需要的 资源（如运算容量、存储容量，带宽等）不、 能超过系统本身所能允许的最大限量。
➢ 进行了个性化配置的这样一个软件无线 电节点，可以将它的新的配置进行上载 (Upload)，传给服务供应商(Service Provider) 或软件无线电基站，而其它需要以这种个 性化方式进行通信的节点，就要从空中先 进行下载，将配置安装在自身的节点上再 进行通信.当然每一个新的个性化配置在使 用之前都应先确保其正确性和安全性。
➢ 传统通信需人工干预的控制很少，只有像电源 开关、音量控制等几个简单的控制功能；
➢ 软件无线电在此基础上扩展多频带、多模式、 多线程以及多个性化的特点；
软件无线电信道可扩展成三部份： ➢ 可编程的RF/信道接入部份,是对多个射频段和其 它信道的接入部份进行自动的接入； ➢ 中频部份主要是进行滤波、频率变换、波束形成 等处理； ➢ 调制解调部份包括了多种可用的调制技术；
图 软件无线电的拓扑结构
拓扑模型的好处： ➢ 可以明确系统顶层的即插即用接口； ➢ 可以预测和控制系统的性能； ➢ 为建立标准定义一个参考模型； ➢ 为产品的演化提供一个体系； 拓补模型的特点： 1.节点和有向线段可以带有有关的重要特性,这些重要 特性构成拓补空间的维数; 2.一个拓补结构包括了很多的空间,在这些空间上可以 从不同的角度得到系统的重要特性。
➢ 授权：确认用户可以访问数据或使用网络; ➢ 完整性：采用加密技术和编码技术保证信息的完整
性; ➢ 隐私：采用加密技术实现; ➢ 认证：简单口令或高级的加密的技术; ➢ 认可：接收者和传送者都肯定各自的行为,采用数字

第4章43纯滞后控制技术-大林算法

第4章43纯滞后控制技术-大林算法

第一个极点为z=e-T/Tτ，因此不会引起振铃现象，第二个 极点为z=-C2/C1，当T → 0时有：
将引起振铃。
(2)振铃幅度RA
－振铃幅度RA ：用单位阶跃输入下数字控制器第0次 输出量和第1次输出量的差值表示。
φu(z)可以写成： 单位阶跃输入下
对带纯滞后的二阶惯性环节的系统 当T→0时，Biblioteka 1、数字控制器D(z)的形式
控制对象：Gc (s)由一或二阶惯性环节和纯滞后组成：
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。
－达林算法的设计目标：设计数字控制器使系统的
－构造数字控制系统，并用零阶保持器离散化φ (s)。
代入 进行z变换有：（推导见讲稿P5）
可由上式求D(z)
（1）被控对象为带纯滞后的一阶惯性环节：
代入τ=NT，z变换后有：
（2）被控对象为带纯滞后的二阶惯性环节：
代入τ=NT，z变换后有：（推导见讲稿P6）
于是：
2、振铃现象及消除
－振铃(Ringing)现象：数字控制器的输出发生周期为2T上 下摆动。振铃幅度表示为RA。
－振铃会增加执行机构的磨损，和影响多参数系统的稳定 性。
例：设
2.524(1 0.6065z 1 ) D( z ) (1 z 1 )(1 z 1 )(2 z 1 )
如何消除振铃现象？
解：极点为：z1＝1，z2＝－1，z3＝－0.5，z2和z3会产生 振铃现象，为了消除振铃现象，令z＝1代入极点z2＝－1和 z3＝－0.5，得：
控制量为：
Y ( z) 2.6356(1 0.7413z 1 ) 1 2 3 4 U ( z) 2 . 6356 0 . 3484 z 1 . 8096 z 0 . 6078 z 1 . 4093 z .... 1 1 1 G ( z ) (1 0.733z )(1 z )(1 0.6065z )

第四章 微电网运行与控制技术

第四章 微电网运行与控制技术

4.1 微电网自动控制结构与体系

4.1.1 微电网的经典结构与控制目标 1、经典微电网的基本结构 如图4.1所示，它由微电源、储能装置和电/热 负荷构成，并联在低压配电网中。微电源接入 负荷附近，很大的减少了线路损耗，增强了重 要负荷抵御来自主电网故障的影响的能力。微 电源具有“即插即用”的特性，通过电力电子 接口实现并网运行和孤岛运行方式下的控制、 测量和保护功能，这些功能有助于实现微电网 两种运行方式间的无缝切换。
P
Q
ref
u d id u q iq u d id
u d id u q iq u d id
（4-1）
ref
通过式（4-1）计算得到dq轴的电流值，把它 作为电流环参考值，与实际的电流值做差， 然后通过PI控制器。得到滤波电感参数后，设 置dq轴电压参考分量，通过Park反变换，得 到三相交流分量，通过PWM输出给逆变器。

如图4.4所示Droop控制有功-频率（P-f）和 无功-电压（Q-U）呈线性关系，当微电源输 出有功、无功增加时，运行点由A点移动到 B点，达到一个新的稳定运行状态，该控制 方法不需要各微源之间通信联系就可以实 施控制，所以一般采取对微电源接口逆变 器控制。
图4.4 频率、电压下垂特性
4.2 微电网的逆变器控制

在大电网发生故障或其电能质量不符合标准情 况时，微电网可以孤网运行，保证微电网自身 和大电网的正常运行，从而提高供电安全性和 可靠性。因此孤网运行时微电网最重要的能力， 而实现这一性能的关键技术是微电网与主电网 之间的电力电子接口处的控制环节—静态开关。 该静态开关可实现在接口处灵活控制的接受和 输送电能。从大电网的角度看，微电网相当于 负荷，是一个可控的整体单元。另一方面，对 用户来说，微电网是一个独立自治的电力系统， 它可以满足不同用户对电能质量和可靠性的要 求。

探索温度的测量和温度的传导过程

探索温度的测量和温度的传导过程

未来展望
科技发展
随着科技的不断进步，温 度测量和热传导技术将会 不断创新，为相关领域带 来更多可能性。
精准性
未来的温度测量和热传导 技术将更加精准，为实际 应用提供更可靠的数据支 持。
效率提升
新技术的应用将使温度测 量和热传导过程更高效， 进一步提升工作效率。
91%
致谢
01 支持
感谢各方对本研究的支持和帮助。
探索温度的测量和温度的传 导过程
汇报人：XX
2024年X月
第1章 简介 第2章 温度的热传导 第3章 热容量和热传导 第4章 温度的测量技术 第5章 温度的控制与调节 第6章 总结
目录
● 01
第1章 简介
温度的定义
温度是物体内部能量的表现形式。通常用摄氏度 （℃）或者华氏度（℉）来表示。温度是热力学 中的基本物理量之一，也是描述物质热平衡状态 的重要参数之一。
指标之一
91%
工业应用
控制温度是许多 工业生产过程中
重要的一环
温度测量的方法
01 红外线测温仪
方便、快速、非接触式测量温度
02 热电偶温度计
可靠、精准的温度测量工具
03 接触式温度计
传统的温度测量方法，精度高
● 02
第2章 温度的热传导
热传导的定义
热传导是指热量在固 体、液体和气体中通 过分子之间的碰撞和 能量传递的方式传播 的过程。在热传导中， 热量会从高温物体传 递到低温物体，形成 热平衡。
● 03
第3章 热容量和热传导
热容量的概念
热容量是物质单位质 量在单位温度变化下 所吸收或释放的热量。 不同物质的热容量不 同，这是因为不同物 质的分子结构和力场 不同，导致其对热量 变化的响应也不同。

第四章磁场定向控制(FOC)与直接转矩控制(DTC)


2．计算确定法 最简单的是对反电势进行积分，由电压方程可 得：
d m u1 (R 1 pL1l )i1 dt
（4-23）
也就是：
m (u1 (R 1 pL1l )i1 )dt
（4-24） （4-25）
m (u1 (R1 pL1l )i1 )dt
Lm L2 Lm L2
p 2 M 1 2 M
L
L L1 L2 m / L2
(4-17)
电机模型（2）
图4-2 MT坐标系下转子磁场定向控制的异步电机模型
说明：
转子的磁链只决定于定子电流的磁化分量iM1，而 电机的转矩只与转子磁链及定子电流的转矩分量 iT1有关。 （4-10）、（4-12）、（4-14） 在M轴的磁化分量和T轴上的转矩分量之间已解 耦且相互独立，因此，电机转矩的控制就可以通 过分别对定子电流在M、T轴上的分量的独立控 制来实现，其情况和直流电机完全相似。 但是若控制iM1使磁通保持恒定，则通过控制iT1可 以实现对转矩的瞬时控制，从而使异步电动机具 有如同直流电机那样的控制特性。
第四章 磁场定向 控制(FOC)与直接转矩控制(DTC)



4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6
矢量控制思想的提出 矢量控制的基本原理 异步电动机矢量控制的实现 转差矢量控制方法 直接转矩控制的原理 直接转矩控制的实现
4.1 矢量控制思想的提出 现代自动控制系统和机电一体化产品普遍要求动 作灵活、行动快速、定位精确，对传动、伺服系 统的动态特性有很高的要求。 任何一个机电传动、伺服系统，在工作中都要服 从运动的基本方程式：
将 i 2 与 i 2 代入上式有： 1 2 (L mi1 r T2 2 ) T2 p 1

电机控制技术-课件


1.2 电力传动系统运动方程
1.2.1 运动方程 一. 单轴电力拖动系统的运动方程
研究运动方程,以电动机的轴为研究对象，电动机 运行时的轴受力如图示。
电力拖动系统正方向的规定：先规定转速n的正方 向，然后规定电磁转矩的正方向与n的正方向相同， 规定负载转矩的正方向与n的正方向相反。
生产机械转矩分为：摩擦阻力产生的和重力 作用产生的。
（3）恒功率负载：负载转矩与转速成反比。 （4）粘滞摩擦负载：负载转矩与转速成正比。
1.4 电力传动系统的机械特性
第 电动机机械特性：电动机的转速与转矩的关系。
一 电动机四象限运行状态：正向电动状态、反向电
章 动状态，正向制动状态、反向制动状态。
电动机固有机械特性： 电动机人为机械特性：
第II象限 第I象限 正向制动 正向电动
变压器
变电站
楼宇
照明 B
高压输电线
制冷 小型发电机 变压器
M
电力系统简单结构图
H/C 加 热
工厂
1.1 电力传动系统的发展
第 电力传动系统：以电动机为动力源，驱动各种设 一 备及电器的系统，以 完成一定的生产任务。 章 目前，电能的三分之二用于电力传动系统。
电力传动系统的基本结构：
概
述
电源
指令 控制设备
电动机 传动机构 生产机械
1.1 电力传动系统的发展
第 电力传动系统分类： 一 （1）按控制类型：调速系统、位置随动系统。调 章 速系统又分为直流调速和交流调速。
（2）按电动机类型：直流传动系统、交流传动 系统。
概 （3）按机组形式：单台传动系统、多机传动系 述 统。
（4）按运动方式：单向运转不可逆、双向运转 可逆传动系统 （5）按用途形式：主传动系统、辅助传动系统

PMBOK（第六版）PMP笔记——《四》第四章（项目整合管理）

PMBOK（第六版）PMP笔记——《四》第四章（项⽬整合管理）PMBOK(第六版) PMP笔记——《四》第四章（项⽬整合管理）配置管理系统：整个系统的⼀个⼦系统。

它由⼀系列正式的书⾯程序组成，⽤于对以下⼯作提供和管理⽅⾯的指导与监督：识别并产品、成果、服务或部件的功能特征和物理特征；控制对上述特征的任何变更；记录并报告每⼀项变更及其实施情况；⽀持对产品、成果或部件的审查，以确保其符合要求。

该系统包括⽂件和跟踪系统，并明确了为核准和控制变更所需的批准层次。

配置管理计划：P-88 ，描述如何记录和更新项⽬的特定信息，以及该记录和更新哪些信息，以保持产品、服务或成果的⼀致性和（或）有效性。

从第四章开始，进⼊49个过程的学习。

49个过程被划分为⼗⼤知识领域，分为⼗个章节，本章节是项⽬整合管理知识领域，主要讲述项⽬整合管理的7个过程。

1、需要对什么进⾏整合管理？⼲系⼈需求、约束条件、项⽬管理各个过程、项⽬集、项⽬组合的政策、公司战略等等。

2、如何实现整合管理？在整合管理的过程中要经常寻找平衡点，考虑各种约束条件、风险和不确定性来满⾜项⽬的⽬标。

3、本章节的七个过程组：1）制定项⽬章程：编写⼀份正式批准项⽬并授权项⽬经理在项⽬活动中使⽤组织资源的⽂件。

属于启动过程组2）制定项⽬管理计划：定义、准备和协调所有⼦计划，并把它们整合为⼀份综合项⽬管理计划。

属于规划过程组3）指导与管理项⽬⼯作：为实现项⽬⽬标⽽领导和执⾏项⽬管理计划中所确定的⼯作，并实施已批准的变更。

属于执⾏过程组4）管理项⽬知识：使⽤现有知识并⽣成新知识，以实现项⽬⽬标，并且帮助组织学习的过程。

属于执⾏过程组。

5）监控项⽬⼯作：跟踪、审查和报告项⽬进展，以实现项⽬管理计划中确定的绩效⽬标。

属于监控过程组6）实施整体变更控制：审核所有变更请求、批准变更，管理对可交付成果、组织过程资产、项⽬⽂件和项⽬管理计划的变更，并对变更处理结果进⾏沟通。

属于监控过程组7）结束项⽬或阶段：完结所有项⽬管理过程组的所有活动，正式结束项⽬或项⽬阶段。

第4章 模糊T-S控制(3)

1
ρ2
P2 P + Q2 2
P Ai + AiT P − ZiC − (ZiC)T + Q2 P 2 2 2 <0 2 P − ρ I 2
(2.13)
首先，由式(2.13)求得P和 i，然后由式(2.12) 2 L 求得 P 和 Ki 。 1
20
二、一类非线性系统的模糊控制方法 一类非线性系统的模糊控制方法 一类非线性系统的模糊控制
2 n1 3 4 n2
(2.1)
其中x , x ∈R , x , x ∈R (n = 2(n1 + n2 ))是系统的状态向量,状 态是可量测的， u∈ Rm 是控制输入向量，y∈Rm 是系 统的可量测输出向量,C ∈R , f 2 , f 4 是光滑非线性函 数,d2 , d4是外部扰动,x =[x1T , x2T , x3T , x4T ]T ∈Rn , m = n1 + n2 ,d =[0, d ,0, d ] .
9
二、一类非线性系统的模糊控制方法 一类非线性系统的模糊控制方法 一类非线性系统的模糊控制
1.一类非线性系统的模糊H∞控制问题 问题描述:考虑如下的非线性系统
& x1 = x2 & x2 = f 2 (x, u) + d2 & x3 = x4 x4 = f 4 (x, u) + d4 &
证明 选取
Lyapunov
5
一、模糊T－S控制简介 模糊T 模糊
从而提出了基于模糊T-S模型的松弛二次稳定控制方 案。Liu等人推广了文[65]的二次稳定充分条件，进 一步降低保守性，提出了一种二次稳定控制方案[66 －67]。Park借助T-S模糊模型，提出一种在线参数估 计方法[68]并研究了参数不确定非线性系统的稳定性 问题[69]。文[70]给出了一种积分模糊模型的系统设 计方案。T-S模糊模型还被用来研究非线性关联系统 的跟踪控制问题[71]、非线性奇异系统的稳定性问题 [72]和带有执行器饱和的非线性系统的鲁棒控制问题 [73]。文[74-75]提出了时延系统的模糊模型，并讨 论了非线性时延系统的分析和综合问题。文[76]给出 了不确定模糊时延系统的二次稳定控制方法。文[77]
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式中，Kp为PID控制的比例系数； I K pT / TI 为积分系数； K
KD K pTD / T 为微分系数。
第4章 常规及复杂控制技术
例 已知一个一阶加纯滞后过程的传递函数G ( s )
1 e 10 s 10s 1
单位阶跃信号输入，采样周期 T 0.5 s ，采用PI控制 最佳整定参数的控制器算式为
τs
0
由于 e s 的存在，使得系统的闭环极点很难分析得到， 而且容易造成超调和振荡。 s 那么，如何消除分母上的 e ？
第4章 常规及复杂控制技术
（2）施密斯预估控制原理是：
与D(s)并接一补偿环节，用来补偿被控制对象中的 纯滞后部分。这个补偿环节称为预估器，其传递函数 GP ( s)(1 es ) ，τ为纯滞后时间。 为
化成微分方程式，则可写成
dy (t ) Tf y (t ) K f u (t ) u (t NT ) dt
第4章 常规及复杂控制技术
相应的差分方程为
y (k ) ay (k 1) bu(k 1) u(k n 1)
式中
T Tf b K f 1 e ae 上式称为施密斯预估控制算式。
第4章 常规及复杂控制技术
选取Φ(z)，时间常数为Tτ=2s,纯滞后时间为1s。则：
0.3935z 2 ( z ) 1 0.0.6065z 1
1 ( z ) 2.6356(1 0.7431z 1 ) D( z ) G( z ) 1 ( z ) (1 0.733z 1 )(1 z 1 )(1 0.3935z 1 )
或二阶惯性纯滞后环节
K Gc ( s ) e s (1 T1 s)(1 T2 s)
τ——纯滞后时间； T1 、T2——时间常数； K为放大系数。
可以容易的得到相应的数字控制器D(z)的形式
第4章 常规及复杂控制技术
(1 e T T )(1 e T T1 z 1 ) D( z ) T T 1 T T T T1 K (1 e )1 e z (1 e ) z N 1
1 DPI ( s ) 1.1 1 10s
在经过史密斯补偿后，控制器算式为： Smith ( s ) 10 1 1 D
2s
可见比例增益约扩大9倍， 积分时间缩小为原来的 1/5，仿真结果表明控制 作用有了明显加强。
图 Smith与PID仿真实验结果比较
第4章 常规及复杂控制技术
利用这一算法，当输入为单位阶跃时，则输出为：
0.3935 2 z Y ( z ) R( z )( z ) (1 0.6065 1 )(1 z 1 ) z 0.3935 2 0.6322 3 0.7769 4 0.8674 5 .... z z z z
控制量为：
Y ( z) 2.6356(1 0.7413z 1 ) U ( z) G ( z ) (1 0.733z 1 )(1 z 1 )(1 0.6065 z 1 ) 2.6356 0.3484 z 1 1.8096 z 2 0.6078 z 3 1.4093z 4 ....
第4章 常规及复杂控制技术
达林算法的设计目标是使整个闭环系统所期望的传 递函数Ф(s)相当于一个延迟环节和一个惯性环节相串联， 即 1 ( s) e s T s 1 并期望整个闭环系统的纯滞后时间和被控对象Gc(s)的 纯滞后时间τ相同。闭环系统的时间常数为 T，纯滞后时 间τ与采样周期T有整数倍关系：τ=NT 。
Kf 1 Tf s
(1 e s )
第4章 常规及复杂控制技术
下面给出纯滞后补偿控制算法步骤： ①计算反馈回路的偏差e1(k): e1(k)=r(k)-y(k) ②计算纯滞后补偿器的输出yτ(k)
Y ( s) Kf Gp ( s)(1 e s ) (1 e NTs ) U ( s) 1 Tf s
由式有
1 ( z ) D( z ) G( z ) 1 ( z ) 1 z N 1 (1 e T T ) G ( z ) 1 e T T z 1 (1 e T T ) z N 1
第4章 常规及复杂控制技术
1．数字控制器D(z)的形式
针对不同的被控对象，即Gc(s)是带有纯滞后的一阶 惯性环节 K Gc ( s ) e s 1 T1 s
若没有纯滞后，G(s)=GP(s) 若有纯滞后， G(s) G
( s)es，其中τ为纯滞后时间 P
第4章 常规及复杂控制技术 则，闭环传递函数的结构是
D( s)GP ( s)e s ( s) 1 D( s)GP ( s)e s
那么，我们可以得到闭环传递函数的特征方程
1 D(s)GP (s)e
u (k )
m(k )

图中，(k )是PID数字控 u 制器的输出，yτ (k )是施 密斯预估器的输出 y (k ) m(k ) m(k N )
同时把0单元原来存放数据移到1单 元，…，依此类推。从单元N输出 的信号，就是滞后N个采样周期的 信号。
第4章 常规及复杂控制技术
(2) 纯滞后补偿控制算法步骤
第4章 常规及复杂控制技术
用脉冲传递函数近似法求得与Ф(s)对应的闭环脉 冲传递函数Ф(z)
1 e Ts Y ( z) e s ( z ) Z R( z ) s T s 1
(1 e T T ) z N 1 ( z ) 1 e T T z 1
第4章 常规及复杂控制技术
每采样一次，把m(k)记入0单元，同时把0单元原来存 放数据移到1单元，1单元原来存放数据移到2单元…，依 此类推。从单元N输出的信号，就是滞后N个采样周期的 m(k-N)信号。
施密斯预估器的输出可按下图的顺序计算。
u(k)是PID数字控器的输出，yτ(k)是施密斯预估器的输 出。从图中可知，必须先计算传递函数Gp(s)的输出m(k) 后，才能计算预估器的输出：yτ(k)=m(k)-m(k-N)。
第4章 常规及复杂控制技术
4.3.1 史密斯(Smith)预估控制 4.3.2 达林(Dahlin)算法
第4章 常规及复杂控制技术
4.3.1 史密斯(Smith)预估控制
1．施密斯预估控制原理 2．具有纯滞后补偿的数字控制器
第4章 常规及复杂控制技术

1．施密斯预估控制原理
（1）原理分析：对于一个单回路系统
许多工业对象可近似用一阶惯性环节和纯滞后环节的串 联来表示： K
Gc ( s) G P ( s)e s
f
1 Tf s
es
式中
Kf——被控对象的放大系数；
Tf——被控对象的时间常数；
τ—纯滞后时间。
预估器的传递函数为 G ( s) GP ( s)(1 e )
s
Dτ ( s )
图21
计算机纯滞后补偿控制系统
第4章 常规及复杂控制技术
(1) 施密斯预估器
u (k )
Gp ( s )
m(k )

yτ (k )
e s

m( k N )
滞后环节使信号延迟，为此，在内存中专门设定N 个单元作为存放信号m(k)的历史数据，存贮单元的个数 N由下式决定。N=τ/T；式中：τ—纯滞后时间；T—采样 周期；
第4章 常规及复杂控制技术
(1) 施密斯预估器
yτ (k ) 滞后环节使信号延迟， Gp ( s ) 为此，在内存中专门 e s m( k N ) 设定N个单元作为存放 m (k ) 信号的历史数据，存 图22 施密斯预估器方框图 储单元的个 每采样一次，把 m (k ) 记入0单元， 数 N /T 。

T Tf
③计算偏差e2(k)： e2(k)=e1(k)-yτ(k)
第4章 常规及复杂控制技术
④计算控制器的输出u(k) 当控制器采用PID控制算法时，则
u (k ) u (k 1) u (k ) u (k 1) K P e2 (k ) e2 (k 1) K I e2 (k ) K D e2 (k ) 2e2 (k 1) e2 (k 2)
第4章 常规及复杂控制技术
y (t )
y (t ) ( 0)
y (t ) ( 0)
1
0

图20 纯滞后补偿系统输特性
t
说明：经补偿后， 在闭环控制回路之外，不影响系统的稳 定性，仅将控制作用在时间坐标上推移了一个时间，控制系 统的过渡过程及其它性能指标都与对象特性为时完全相同。
第4章 常规及复杂控制技术


(1 e T T )(1 eT T1 z 1 )(1 e T T2 z 1 ) D( z ) T T 1 T T 1 N 1 K (C1 C2 z ) 1 e z (1 e )z


1 C1 1 (T1e T T1 T2e T T2 0 T2 T1 C e T (1 T1 1 T2 ) 1 (T e T T2 T eT T1 ) 1 2 2 T2 T1
第4章 常规及复杂控制技术
4.3.2 达林(Dahlin)算法
对于具有纯滞后的控制系统，比如热工或化工过程， 由于滞后的存在，容易引起系统超调和持续震荡。 对这些系统的调节，快速性是次要的，而对稳定性、 不产生超调的要求却是主要的。 本节介绍能满足这些性能指标的一种直接设计数字 控制器的方法—达林算法。
U (s )
G p ( s ) e s
Y (s )
Gp (s（－e s） )1
D( s ) D ( s) 1 D( s )GP ( s )(1 e s )
经补偿后的系统闭环传递函数为