在现代科学的众多领域中,纯滞后对象的控制一直是人们研究的重要课题。早期的研究主要是运用线性系统的经典方法对纯滞后系统进行分析设计。譬如运用Nyquist法分析纯滞后系统的稳定性问题,用Pade近似方法将纯滞后环节近似为线性系统进行根轨迹的分析综合等。但总的来说,当系统滞后时间较小时,只要我们设计时给予充分的考虑就可以了。这时实际的控制效果不会与设计要求相去甚远。对于滞后时间相对较大的系统,史密斯提出了预估补偿的方法,通过补偿环节来消除或减弱闭环系统中纯滞后因素的影响。只要对象的模型较精确,史密斯方法的效果是比较理想的。
上世纪80年代起,随着自动控制理论、实践的深入发展和广泛应用,最优控制、鲁棒控制、变结构控制、H控制以及预测控制等现代控制理论也逐步地应用到纯滞后的系统中来,并取得了一定的成果。24328
近几年来,以模糊控制技术、神经网络、专家系统和遗传算法为主要内容的智能控制技术,得到了充分的发展和广泛的应用。尤其是它与传统的控制技术相结合,成功地解决了采用传统控制技术难以控制的控制对象(特别是对象模型难定的情况),在工程应用中有着强大的生命力并得到了广泛的应用。论文网
滞后环节的存在使得整个系统的控制品质变坏甚至引起闭环系统的不稳定。因此近年来,对时滞系统的控制方法研究正在蓬勃发展。从50年代以来,时滞控制先后出现了基于模型的方法和无模型这两大方法。基于模型的方法有Smith预估补偿控制、最优控制、自适应控制、动态矩阵预报控制、预测控制、滑模变结构控制、鲁棒控制等。无模型方法有模糊Smith控制、模糊自适应控制、模糊PD控制、神经网络控制、专家控制等。其控制方法也己经由传统控制转向智能控制,或者是二者的结合。PID控制是迄今为止应用最广泛的一种控制方法。在工业过程控制中大多采用PID控制,其优点是原理简单、通用性强、鲁棒性好间。然而PID控制在纯滞后系统中的应用是有一定限制的,对于滞后较大的系统,常规PID控制往往显得无能为力。
国外最早在1958年提出预估控制器,这是一个时滞预估补偿算法,其最大优点是将时滞环节移到了闭环之外,提高了系统的控制品质,但其过于依赖精确的数学模型,实际应用比较困难。为此人们提出了许多改进方法,大致可以分为两种:一种是基于结构上的改进,这类方法主要是结合智能控制通过在不同的位置增加一些这类方法主要是结合智能控制通过在不同的位置增加一些并联或者串联的环节进行补偿;另一种是在参数整定上的改进,这种方法将 项通过泰勒多项式展开用鲁棒性能指标及其他的指标函数对控制器进行解析设计,或者对其中的控制参数进行鲁棒调整,还有的方法是对史密斯预估系统的反馈传递函数进行改进,以增强它的鲁棒性和稳定性。
自从1948年文纳的《控制论———关于在动物和机器中控制和通信的科学》一书出版以来,人们一直在思考如何提高人与机器之间的通信能力。随着控制、网络及通信技术的发展和相互渗透,控制系统结构越来越复杂,空间分布越来越广,对系统控制性能的要求也越来越严格。将来网络环境下的新型控制系统得到迅速发展,就会越来越多地应用于复杂的工业控制领域,有可能通过网络及通信技术来实现对史密斯补偿的稳定性的控制。
吴兴纯.《史密斯预估控制技术在炉温控制系统中的应用》提出,在工业生产过程中,物料、能量的传输所带来的时间延迟问题是传统PD控制器所不能很好解决的控制问题。常规的PD控制系统对于延迟大、非线性强、控制信号反应慢的复杂热加工过程往往不能获得令人满意的控制效果。加热炉的炉温控制问题是一个典型的时间滞后问题。
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