郑仰东

(三菱电机(中国)有限公司研究开发部,上海 200336)

1 引言

控制过程中的时间滞后现象广泛存在于各个应用领域的自控系统中,比如包含用传送带运送货物、产品、零部件及生产原材料的系统,带有时间延迟的能源、介质和传感器测量信号的传输系统等.典型的例子有钢铁厂大型炼钢炉的温度控制,化工厂的大规模化学反应的过程控制,大型冷链仓库的中央空调和冷冻冷藏室的温度控制等.

时滞现象在被控对象的传递函数中可被表示为一个时滞环节.该时滞环节的存在导致控制效果在一定的时间延迟后才能到达目标被控对象,这可能引起对被控系统的控制特性的劣化甚至引发输出信号的振荡和发散.例如对于1阶被控系统,当延迟时间因子和时间常数的比＜0.3时是常规时滞系统,而当＞0.3时可视为大时间滞后系统.时滞系统的闭环自动控制是一个广泛存在的问题,但由于带有时滞环节的闭环传递函数包含无限多个极点,所以难以很好地解决.特别对大时间滞后系统,即使使用最先进的基于经典原理设计的控制器也很难实现有效的控制.

Smith预估器是一种熟知的广泛应用于时滞系统的控制方法,其基本原理是预测时滞系统或被控对象的延时影响并进行抵消和补偿,适用于被控对象的模型参数可以被精确预测且不随时间变化的场合[1-5].但实际的被控系统并非总能满足以上条件,选取的预估器模型的参数……