Smith预估控制

更新时间:2022-08-25 12:08

史密斯(Smith)预估控制,是一种针对纯滞后系统设计的控制策略。史密斯预估控制,或称史密斯预测补偿控制,是一种纯滞后补偿控制手段。

基本概念

滞后

滞后是指一个事物的出现或发展比预计的时间晚,或比相关联的其他事物的出现或发展晚。滞后有因停滞或阻滞而落后的意思。

在控制理论中,滞后指在时间上被控变量的变化落后于扰动变化,是一种十分常见的现象。因为在实际工业生产中,控制通过往往不同程度的存在滞后情况。见时滞控制系统

一般将控制系统中的滞后分为容量滞后和纯滞后。

纯滞后

纯滞后是指,在物料、能量或信号传输过程中由于传输速度有限而产生的延迟。一般纯滞后就是指由传输速度限制导致的滞后。带纯滞后环节的控制系统如下图1所示。

史密斯预估控制

史密斯预估控制是一种纯滞后补偿控制,其通过引入一个和被控对象并联的补偿器对纯滞后进行削弱和消除。史密斯预估器的引入如下图2所示。

应用与意义

实际预估器

从现实的操作出发,实际上的史密斯预估器通常不是并联在被控对象上的,而是反向并联在控制器上的,如下图3所示。

应用效果

经过史密斯预估器的补偿,纯滞后环节被转移到了闭环控制回路之外,因而不会对系统产生不利影响。由拉氏变换的位移定理可知,纯滞后特性只是将原输出信号推移了时间,不会改变输出信号的波形和性能表现。

意义

在工业过程中,被控对象或多或少存在一定的纯滞后特性,纯滞后特性往往使系统稳定性降低,动态性能变坏,可能引起超调和振荡;史密斯预估器的引入很好的补偿了大迟延对象的纯滞后特性,提高了系统的稳定性和动态性能。对于以稳定性为首要要求、快速性为次要要求的系统,史密斯预估器十分有效。

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