宁波大学答题纸
（20 13 —20 14 学年第 1 学期）
课号： 课程名称：计算机控制技术 改卷教师： 史旭华 学号： 116040069 姓 名： 覃坤勇 得 分：
计算机控制大作业三
1、用控制理论的频率特性分析滞后系统对系统稳定性的影响 解：选取一阶惯性为被控对象，其传递函数为：
1
1
)(+=s s G h
外加纯滞后环节后的传递函数为：
1
)(3,
+=-s e s G s
h
用控制理论的频率特性中提到的奈奎斯特稳定判据来分析滞后系统对系统的稳定性影响。
奈氏判据：反馈控制系统稳定的充分必要条件是系统的开环幅相曲线不穿过(-1，j0)点，且逆时针包围临界点(-1，j0)点的圈数R 等于开环传递函数的正实部极点数P ，即P=R 。
下面为利用Matlab 绘制的G1,G2幅相曲线过程及结果： 源代码：G1.M num=[1]; den=[1 1];
G1=tf(num,den);
nyquist(G1);
结果如图1所示。
源代码：G2.M num = [1]; den = [1 1];
G2=tf(num,den,'InputDelay',3); nyquist(G2)
结果如图2所示。
图1
图2
分析滞后系统对系统的稳定性影响：
①显然，G1，G2皆无正实部极点，故两个开环传递函数的正实部极点数P1=P2=0；
②由幅相曲线可以看出，两幅相曲线包围(-1,j0)点的圈数分别为R1=0，R2=2。
综上分析：P1=R1=0，故G1代表系统稳定；P2≠R2，故G2代表系统不稳定。所以滞后会使原稳定系统不稳定。
2、用MATLAB 实现Smith 预估器对一纯滞后对象的控制效果 解：选择被控对象的传递函数为（纯滞后时间为3s ，对象的时间常数为10）
1
10)(3+=-s e s G s
h
Simulink 系统仿真图为：
其中PID 控制参数： KP =1.88 Ki= 0.5 Kd =0
Smith 预估器中PID 控制参数： KP =1.88 Ki= 0.5 Kd =0
其结果图为：
结论：施密斯预估控制方法得到的波形上升时间短，调节时间短，超调量小且无静差，且明显降低震荡环节。
3、仿真研究对象参数变化对控制效果的影响
解：改变Tm 的大小，观察改变后对象对smith 预估器的控制效果的影响。
16)(3+=-s e s G s h ，，5.06
3
==m T τ
14)(3+=-s e s G s h ，，75.04
3
==m T τ
13)(3+=-s e s G s h ，，13
3
==m T τ
PID 控制对于模型参数的微小变化包容性比较好。而Smith 预估器因参数变化导致
调节时间明显加长。
4、对Smith 预估器控制效果作一评价
Smith 预估器通过引入一个补偿环节与调节器并联，用来补偿被控对象中的纯滞后部分,使得系统受纯滞后环节的影响减小并且减小了其超调量和调节时间。但是Smith 预估器对模型参数变化比较敏感，所以其对模型的赖性较大。
