基于Simulink的时滞过程Smith预估控制与IMC控制方法研究 姓 名：
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等离子炬基于Simulink的时滞过程Smith预估控制与IMC控制方法研究
Time delay process based on Simulink Smith prediction control and IMC control method research
摘要
Abstract
Smith预估控制方法可以有效地对时滞进行补偿，但Smith预估控制依赖于被控对象精确的数学模型，模型误差会大大影响控制效果。PID是工业过程控制中应用最为广泛的一种方法，但对于时滞过程PID的作用却并不理想，在时滞系统的控制中，常常将Smith预估控制方法与PID相结合。 将系统的滞后环节用Taylor级数展开，根据内模控制原理设计控制器，并利用Matlab软件对响应进行仿真。仿真结果表明，内模控制与传统PID控制比较，其动态性能更好，内模控制器设计简单方便，具有一定的实用性。 Smith prediction control method to compensate the time delay can be effective, but Smith prediction control depends on the controlled object accurate mathematical model, the model error will greatly influence the control effect. PID is the most widely used in industrial process control is a kind of method, but to delay the process PID is not ideal, in
the control of a class of linear system, often will Smith prediction control method combined with PID.
System lag link with Taylor series expansion, according to the principle of internal model control design controller, and use Matlab software to simulation the response. Simulation results show that internal model control compared with the traditional PID control, its dynamic performance is better, internal model controller design is simple and convenient, has a certain practicality.
关键词：Smith预估控制 PID 内模控制 时滞环节
Smith预估控制
一、基本原理
PID控制器因算法简单、鲁棒性好、可靠性高，一直是工业生产过程中应用最广的控制器。
然而实际生产过程往往具有非线性、时变不确定性，应用常规PID控制不能达到理想的控制效果。这时往往不得不采用模型预测控制、自适应控制等先进控制策略来获得更好的控制性能。近年来越来越多的研究人员就上层采用模型预测控制这类先进的控制算法，而底层保留传统的PID控制算法，即所谓的预测PID控制算法，展开了一系列的研究。
1解州、纯滞后产生的主要原因：
1）物料及能量在管道或者容器中传输及运送需要时间；
2）物质反应、能量的释放及能量交换需要一定过程和时间；
3）设备和设备之间的串联需要许多的中间环节；
4）测量装置的响应时间；
5）执行机构的动作时间；
在控制对象调节通道、测量装置及执行机构等环节存在纯滞后时，控制系统闭环特征方程中就存在纯滞后因子，而且存在纯滞后的环节较多时,系统滞后时间也将随之增加。因此明
显降低了系统的稳定性，而且纯滞后时间越长，系统稳定性就越差。由于纯滞后的存在，调节作用不及时，导致被调节系统的动态品质下降。纯滞后越大，则系统的动态品质越差。
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