大時滯系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)比例積分史密斯控制及研究

1、大時滯系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)比例積分史密斯控制及研究大時滯系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)比例積分史密斯控制及研究大時滯系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)比例積分史密斯控制及研究.頁眉大時滯系統(tǒng)的模糊自適應(yīng)比例積分(PI)史密斯(Smith)控制研究中國西安710121西安郵電大學(xué)自動化學(xué)院魏秋月王文清摘要長時間延遲環(huán)節(jié)在工業(yè)過程中廣泛存在，為了克服大時滯控制系統(tǒng)超調(diào)量大、調(diào)節(jié)時間長的缺點，本文提出了一種新的模糊自適應(yīng)比例積分史密斯(Smith)控制方法。該方法結(jié)合了史密斯(

2、Smith)預(yù)估控制和模糊自適應(yīng)比例積分（PI）控制，在史密斯(Smith)預(yù)估控制中，傳統(tǒng)的比例積分微分控制器（PID）控制器被模糊比例積分（PI）控制器所替代，比例積分控制器運用模糊控制的原理在線調(diào)試PI控制器的參數(shù)，電爐溫度控制的仿真結(jié)果表明該方法具有調(diào)節(jié)時間短、無超調(diào)、無穩(wěn)態(tài)誤差、控制精度高的特點，同時具有很強的適應(yīng)環(huán)境變化的能力。關(guān)鍵詞自適應(yīng)，模糊PI控制，Smith預(yù)估控制，大時滯1介紹在工業(yè)控制中，大時滯系統(tǒng)的控制一直被視

3、為一個難點，而史密斯(Smith)預(yù)估控制通常用于這種系統(tǒng)。然而，按常規(guī)的史密斯(Smith)預(yù)估控制理論設(shè)計的控制器論僅僅是一個PID控制器，這對于具有時變參數(shù)或缺乏精確的數(shù)學(xué)模型的大時滯系統(tǒng)，很難獲得滿意的控制性能。眾所周知，模糊控制器對于參數(shù)的變化不是很敏感，同時又具有良好的魯棒性，一些學(xué)者運用模糊Smith算法來提高控制性能，但由于模糊控制沒有積分環(huán)節(jié)，無法消除穩(wěn)態(tài)誤差，這些研究很難圖1：傳統(tǒng)的史密斯(Smith)預(yù)估控制框圖從

4、圖l可以看出，補償后系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：(1）表達式（1）的等效框圖如圖2所示。圖2：傳統(tǒng)的史密斯(Smith)預(yù)測控制等效方框圖這將延時推移到了控制回路之外，由于反饋信號不會產(chǎn)生延遲，系統(tǒng)的響應(yīng)會有所改善。也就是說，補償后的系統(tǒng)可以消除滯后對系統(tǒng)的影響[56]。3模糊自適應(yīng)比例積分史密斯(Smith)控制系統(tǒng)的設(shè)計3.1模糊自適應(yīng)比例積分史密斯(Smith)控制原理考慮到系統(tǒng)的長時間延遲的特點，提出了模糊自適應(yīng)比例積分—史密斯(Sm

5、ith)的控制方法。該方法利用史密斯(Smith)預(yù)測控制補償時間延遲，利用模糊控制克服模型參數(shù)的不確定性，同時利用可調(diào)比例積分控制器由模糊控制邏輯在線調(diào)整，以維持穩(wěn)定狀態(tài)下的控制精度[78]?？刂瓶驁D如圖3所示。圖3：模糊自適應(yīng)比例積分—史密斯(Smith)控制原理框圖圖3中R(s)是給定輸入，C(s)是系統(tǒng)輸出，E(s)表示誤差，表示控制對象的傳遞函數(shù)，表示史密斯(Smith)預(yù)估控制的傳遞函數(shù)。模糊自適應(yīng)比例積分—史密斯(Smit