过程控制第六章大时滞过程控制系统
Y (s)
图6-5 PID控制方案
过程控制系统
9
6.2 常规控制方案
因此，实际上微分环节不能真正起到对被控参数变化速度进行校正的目的，克 服动态超调的作用是有限的。如果将微分环节更换一个位置，如图6-6所示，则微分 作用克服超调的能力就大不相同了。这种控制方案称为微分先行控制方案。
F (s)
X (s)
F (s)
X (s)
K C (1
1
TI s
)
W0 ( s )e s
Y (s)
TD s
图6-7 中间微分反馈控制方案
过程控制系统
13
6.2 常规控制方案
3. 常规控制方案比较
图6-8给出了分别用PID、中间微分反馈和微分先行三种方法进行控制的 仿真结果。从图中可看出，中间微分反馈与微分先行控制方案虽比PID方法的 超调量要小，但仍存在较大的超调，响应速度均很慢，不能满足高控制精度 的要求。 y PID
10
6.2 常规控制方案
微分先行控制方案的闭环传递函数如下：
1）给定值作用下
KC (TI s 1)es Y ( s) X (s) TI sW01 (s) KC (TI s 1)(TD s 1)es
（6-1）
2）在扰动作用下
Y ( s) TI se s F (s) TI sW01 (s) KC (TI s 1)(TD s 1)es
（6-2）
过程控制系统
11
6.2 常规控制方案
而图6-5所示的PID控制方案的闭环传递函数分别为
KC (TI s 1)(TD s 1)es Y ( s) X (s) TI sW01 (s) KC (TI s 1)(TD s 1)es
（6-3）
Y ( s) TI se s F (s) TI sW01 (s) KC (TI s 1)(TD s 1)es
1. 微分先行控制方案
微分作用的特点是能够按被控参数的变化速度来校正被控参数的偏差，它对克 服超调现象起到很大的作用。但是，对于图6-5所示的PID控制方案，微分环节的输 入是对偏差作了比例积分运算后的值。
F (s)
X (s)
+
1 K c (1 ) TI s
TD s 1 +
+
W0 ( s )e s
（6-4）
由以上4个式子可见，微分先行控制方案和PID控制方案的特征方程完全相同。 但是式（6-1）比式（6-3）少一个零点z 1 / TD ，所以微分先行控制方案比PID 控制方案的超调量要小一些，从而提高了控制质量。
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6.2 常规控制方案
2. 中间反馈控制方案
与微分先行控制方案相类似 ，可采用中间微分反馈控制方案改善系统的控制 质量。中间反馈控制方案如图6-7所示，系统中微分作用是独立的，能在被控 参数变化时及时根据其变化速度对控制信号进行附加校正 。微分校正只在动 态时起作用，在静态时或在被控参数变化速度恒定时，失去作用。
过程控制系统
16
6.3 预估补偿控制方案
F (s)
X (s)
W f ( s)
W0 ( s )e
s
Wc ( s)
Y (s)
图6-9 单回路系统框图
F (s)
X (s)
W f ( s)
W 0 (s)e
s
Wc ( s)
Y (s)
W0 ( s )
e
s
图6-10a) Smith预估补偿控制系统结构原理图
过程控制系统
6
6.1 大时滞过程概述
上部温度调节阀 发酵罐 上部温度检测 中部温度调节阀 中部温度检测 下部温度调节阀 下部温度检测 冷煤回流
图6-3 啤酒发酵过程示意图
过程控制系统
7
6.1 大时滞过程概述
图6-4是巴氏灭活过程示意图。系统由带夹套的灭活罐、热水箱、热水循环管、热 水循环泵及电加热器等组成。灭活过程是保持罐内的制品在某一恒定的温度下若干个 小时，以保证制品内的细菌均被杀死。灭活罐内安装了搅拌器，使制品在灭活过程中 得到充分而均匀的搅拌。因此，灭活罐可以认为是集中参数过程。热水箱内虽然有热 水自动循环及循环泵的作用，但热水箱内热水的温度仍然不均匀，故热水箱是一个分 布参数过程。考虑到热水箱和灭活罐的热惯性，以及管道的纯时滞，巴氏灭活过程是 一个具有纯时滞及惯性时滞的高阶复杂工业过程。
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17
6.3 预估补偿控制方案
X (s)
Y1 ( s)
Wc ( s)
U ( s)
W0 ( s)es
过程控制系统
第六章 大时滞过程控制系统
作者：鲁照权 方敏
机械工业出版社 CHINA MACHINE PRESS
1
本章内容要点
1. 时间滞后特性广泛存在与工业生产过程中。时间滞后系统简称为时滞系统，有纯 时滞、惯性时滞两大类。 2. 时滞的存在，使得被控量不能及时地反映系统所承受的扰动。具有时滞的过程 难以控制，难控程度随着时滞 的增加而增加。一般认为时滞 与过程的时间 常数 T 之比 / T 大于0.3时，称该过程为大时滞的过程。 / T 增加，过程中 的相位滞后也随之增加。 3. 常规的微分先行控制方案和中间反馈方案对解决惯性时滞有一定的效果，但对 纯时滞过程无能为力。 4. Smith预估补偿方案在模型准确的情况下，有比较好的预估与补偿效果。增益 自适应Smith预估补偿方案能够适应模型不准确的情况，具有较高的应用价值。 5. 采样控制方案采用“调一下，等一下”的方式，对纯时滞过程有比较好的控制 效果，但是，调节的时间比较长，不能满足对系统动态性能要求高的场合。
过程控制系统
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6.1 大时滞过程概述
时滞现象在工业生产过程中是普遍存在的。时滞可分为两类，一类称为纯时滞，如 带式运输机的物料传输、管道输送、管道混合、分析仪表检测流体的成分等过程； 另一类为惯性时滞，又称为容积时滞。该类时滞主要来源于多个容积的存在，容积 的数量可能有几个甚至几十个，如分布参数系统可以理解为具有无穷多个微分容积。 因此，容积越大或数量越多，其滞后的时间就越长。 由于时滞的存在，使得被控量不能及时反映系统所承受的扰动，即使测量信号到达 调节器，执行机构接受控制信号后立即动作，也需要经过时滞 以后，才能波及到 被控量，使其受到控制。因此，这样的过程必然会产生比较明显的超调量和比较长 的调节时间。所以具有时滞的过程被公认为比较难以控制的过程。其难控程度随着 时滞 占整个过程动态份额的增加而增加。一般认为时滞 与过程的时间常数T 之 比 / T 大于0.3时，则认为该过程是具有大时滞的过程。当 / T 增加时，过程中 的相位滞后也随之增加，使以上现象更为突出。有时甚至会因为超调严重而出现停 产事故；有时则可能引起系统的不稳定，被调量超过安全极限而危及设备及人身安 全。因此，大时滞过程的控制问题一直是倍受人们关注的重要研究课题。
K c (1
1 ) TI s
W0 ( s )e s
Y (s)
Z (s)
TD s 1
图6-6 微分先行控制方案 在图6-6所示的微分先行控制方案中，微分环节的输出信号包括了被控参数及 其变化速度的信息，将它作为测量值输入到比例积分调节器中，使得系统克服超 调的作用加强了。
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过程控制系统
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6.3 预估补偿控制方案
设 W 0(s ) e s为过程控制通道特性，其中 W0 (s)为过程不包含纯滞后部分的传递函数； W f (s) 过程扰动通道传递函数（不考虑纯时滞）； Wc (s) 为调节器的传递函数，则图 6-9所示的单回路系统闭环传递函数为
Wc (s)W0 (s)e s Y ( s) X (s) 1 Wc (s)W0 (s)e s
15
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中间微分反馈 微分先行
y (t )
10
5
5
10
15
20
25
t / min
t
图6-8 PID、中间微分反馈和微分先行方案对定值扰动的响应特性
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6.3 预估补偿控制方案
美国加利福尼亚大学的O.J.M.Smith教授解决了图6-1中钢板冷轧过程的控制问 题，于1957年、1959年先后在《Chemical Engineering Progress》及《ISA Journal》上发表了两篇题为“Closer Control of Loops with Dead Time”、“A Controller to Overcome Dead Time”的文章，提出了过程输出预估及时滞补偿的 方法。该方法后来被称之为Smith预估补偿器。Smith预估补偿器的特点是预先估计 过程在基本扰动下的动态特性，后进行补偿，使被迟延了的被调量超前反映到调节 器，使调节器提前动作，从而能明显地减少超调量并加速调节过程。史密斯（Smith） 预估补偿方法是得到广泛应用的方案之一。为理解它的工作原理，先从—般的反馈 控制开始讨论。
(0.5～5s) 6ft 板厚 80mils (0.05～ 0.5s) 6ft 板厚9 mils
5000 FT MIN
X射线 测厚仪 1#轧辊控制
轧辊控制 与张力控制
图6-1 钢板冷轧过程示意图
过程控制系统
4
6.1 大时滞过程概述
另一个具有纯时滞的过程是图6-2所示的粘性液体混合过程。将两种具有不 同粘度的油料混合在一起，在出口处产生所需粘稠度的油料。出口处的粘稠度 自动检测，调节器调节输送泵的速度校正粘稠度与设定值的偏差。在泵和出口 之间存在着过量的纯时滞。
空调系统大时滞过程控制方法综述
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ Ａｉ ｒ ． ｃ ｏ ｎ ｉｔ ｄ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｙｓ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ； Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ； Ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ￣ ｉ ｍｅ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ； Ｕｎ ｄ ｅ ｒ ｒｏ ｇ ｎ ｄｗｏ ｕ ｒ ｋ ｓ
Ａｂ ￣ｒ ａ ａ Ｉ ｎｃ ｏ ｍｐ ｌ ｅ ｘａ ｉ ｒｃ ｏ ｎ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｌ ａ ｒ ｇ ｅｄ ｅ ｌ ａ ｙｉ ｓ ｗｉ ｄ ｅ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ ， ｍａ ｋ ｉ ｎ ｇｐ ｏ ｏ ｒ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｉ ｔ ｎ ｇｉ ｎ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｅ ｒ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｌ ｏ ｓ ｓ ． Ａｎ ｄｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ １ ） ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｇ ｒ ｏ ｕ ｎ ｄｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｉ ｆ ｎ ｅ ｄ ｓ ｐ ａ ｃ ｅ ， Ｓ Ｏｔ ｈ ａ ｔ ｈｅ ｔ ｎ ｅ ｗ ａ ｉ ｒ ｏｎ ｃ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ｙｓ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ ｖ ｅ ｎ ｉ ｔ ｌ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ｒｅ ｆ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ， ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｐ ｈ ｅ ｎ ｏ ｍｅ ｎ ｏ ｎ ｉ ｓ ｍｏ ｒ ｅ ｏ ｂ ｖ ｉ ｏ ｕ ｓ ， ｈｅ ｔ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ
大时滞过程控制系统及MATLAB仿真
大时滞过程控制系统及MATLAB仿真大时滞过程控制系统是指系统的时滞（Time Delay）较大，也就是系统输入和输出之间存在较长的延迟。
这种系统广泛应用于化工、生物、环境等领域，具有较强的非线性和不确定性。
因此，研究大时滞过程控制系统及其在MATLAB中的仿真对于理论和应用的深入研究具有重要意义。
大时滞过程控制系统的建模和控制是一个复杂的过程。
首先，需要对该系统进行建模，包括确定系统的输入输出关系、非线性特性以及时滞等。
然后，选择合适的控制策略，设计控制器来实现对系统的稳定性、鲁棒性和性能的优化。
最后，通过MATLAB进行仿真验证控制效果。
在大时滞过程控制系统中，常用的控制策略包括PID控制器、模糊控制器和自适应控制器等。
PID控制器是一种经典的控制策略，通过调节比例、积分和微分增益来实现对系统的控制；模糊控制器能够处理非线性和不确定性，通过模糊推理和模糊规则库来实现对系统的控制；自适应控制器则是根据系统的模型和参数实时调整控制器的参数，适应系统的变化。
在MATLAB中，可以利用Simulink工具箱进行大时滞过程控制系统的仿真。
Simulink是一种基于图形化界面的仿真环境，可以通过搭建模型、设置参数和运行仿真来模拟系统的动态行为。
在Simulink中，可以选择适当的模型来构建系统的输入输出关系，通过设置时滞参数和控制策略参数来模拟实际系统的时滞和控制效果。
通过仿真，可以观察系统的响应曲线、稳定性、鲁棒性和性能等指标，验证控制策略的有效性和优化效果。
同时，MATLAB还提供了许多函数和工具箱来支持大时滞过程控制系统的建模和控制。
例如，可以利用Control System Toolbox进行系统建模和控制器设计，利用System Identification Toolbox进行系统辨识，利用Robust Control Toolbox进行鲁棒性分析和控制设计等。
这些工具能够方便地进行系统的分析、优化和验证，为大时滞过程控制系统的研究提供了强大的支持。
大时滞过程控制系统及MATLAB仿真
西安科技大学研究生考试试卷姓名陈体军所在学院电气与控制工程学院学科、专业仪器仪表工程考试科目先进控制理论与高级控制装置考试日期________________课程学时________________开（闭）卷________________先进控制理论与高级控制装置期末论文题目：大纯滞后过程控制及MATLAB仿真Subject: Big pure lag process control and MATLABsimulation学号: 201206273姓名：陈体军专业: 仪器仪表工程摘要纯滞后系统在现代工业生产过程中是广泛存在的，精确控制难度较大。
因此，纯滞后系统是控制理论研究的一个重要领域，特别是很多温度、流量等控制系统都是具有纯滞后的系统，对它的研究有着很重要的现实意义；针对这一问题，本文探讨了几种较为成熟的纯滞后系统常规控制方法，微分先行控制、中间微分反馈控制、史密斯预估补偿以及它的改进算法等。
首先，本文分析了纯滞后系统的特点，提出了现阶段的控制方法，常规控制方法和智能控制方法，本文重点介绍了常规控制方法，其中史密斯预估补偿控制效果突出，在实际应用中较为广泛，最后对改进型史密斯预估补偿控制进行了实例分析并仿真，结果表明,史密斯控制具有更好的稳定性,对于大时间滞后系统是一种比较实用的控制方法。
关键字：纯滞后控制系统；史密斯控制；MATLAB 仿真AbstractPure lag system in modern industrial production process is widely exist, accurate control difficult. Therefore, pure lag system control theory is an important field, especially a lot of temperature and flow rate on the control system is a pure lag system, the research on it has very important practical significance; In order to solve this problem, this paper discusses several relatively mature pure lag system conventional control method, differential advanced control, intermediate differential feedback control, Smith predictive compensation and its improved algorithm, etc.First of all, this paper analyzes the characteristics of pure lag system, puts forward a control method, the conventional control method and intelligent control method, this paper mainly introduces the conventional control method, which Smith predictive compensation control effect is prominent, more widely in practical application, the improved Smith predictive compensation control is analyzed and the simulation, the results show that the Smith control has better stability, for big time lag system is a kind of practical control method.Key words:Pure lag system ; Smith control ; MATLAB simulation目录1 引言 (1)1.1 纯滞后系统特点 (1)1.1.1 纯滞后的产生 (1)1.1.2 具有纯滞后对象的传递函数 (2)1.2 纯滞后系统控制方法研究的现状 (2)1.2.1 常规控制方法 (2)1.2.2 智能控制方法 (3)2 纯滞后系统的设计 (4)2.1 改进的常规控制方案 (4)2.1.1 微分先行控制 (4)2.1.2 中间微分反馈控制 (5)2.2 补偿控制方案 (5)2.2.1 纯滞后补偿原理 (6)2.2.2 史密斯滞后控制补偿及实例仿真 (6)2.2.3 完全抗干扰的史密斯滞后补偿控制 (11)2.2.4 增益自适应性补偿控制 (11)2.2.5 改进型史密斯补偿控制 (12)2.2.6 控制参数整定方法的介绍 (13)3 改进型Smith补偿控制仿真研究实例 (14)3.1 MATLAB的介绍 (14)3.2 过热器概述 (14)3.3 过热气温控制系统实例及参数整定 (14)3.3 改进型Smith补偿控制器仿真研究 (15)3.3.1 改进型Smith补偿控制器主控制器参数整定 (15)3.3.2 改进型Smith补偿控制器辅助控制器参数整定 (16)3.3.3 加入扰动时的系统控制研究 (17)参考文献 (20)1 引言在化工、炼油、冶金、航空航天、机械制造业等复杂工业过程中，广泛存在大时滞现象;如生产过程的物料传输、直升飞机俯仰调节系统、化工过程的聚合反应过程、以及化工、电力生产中温度、流量、压力的测量过程等均存在时滞，被控对象本身时滞的存在相当于在控制系统中引入了附加的相移，使系统趋于不稳定;导致系统的超调量变大，调节时间加大;甚至出现振荡、发散，使系统的动态品质变差。
大时滞过程控制方法及应用分析
大时滞过程控制方法及应用分析诸葛晓春南宁化工股份有限公司，广西南宁530001摘要：本文对常用控制方法中的PID控制、Smith预估控制、Dahlin控制以及现代控制方法中的内膜控制、预测控制等各种控制方法及特点进行介绍，并对大时滞过程控制方法的应用进行分析。
关键词：大时滞；控制方法；应用分析时滞是工业生产中常见的现象。
存在时滞，意味着系统的扰动不能及时地在控制作用上得到反映，而是延迟一段时间后才在对象输出上反映出来。
因此，选择适当的控制方法，能有效控制时滞系统，保证工业生产的安全可靠性。
1.经典控制方法1.1Smith预估控制Smith预估控制方法是由瑞典科学家Smith提出的，它的基本控制思路是预估出系统在扰动状态下的特征，再通过构建函数，以向内反馈的形式，使常规控制器的时滞得到补偿，达到控制作用超前反映在对象输出上的目的。
从理论上讲，Smith预估控制法可以避免时滞现象带来的影响，然而在实际的实践中却大相径庭。
被控制对象的精确的数学模型是Smith预估控制器得以实现的基础，因此，当数学模型与控制对象存在偏差时，控制器便达不到预期的控制效果，甚至还有恶化的可能。
1.2Dahlin控制Dahlin控制是由Dahlin在1968年提出的一种数字控制方法，它主要是针对大纯滞后系统，即对当纯滞后时间τ与对象时间常数T之比（τ／T），大于0．5甚或超过1．0时的对象进行控制。
它的基本思路是使得闭环系统等效为一个一阶惯性环节加纯滞后环节，并期望整个闭环系统的纯滞后时间和被控对象的纯滞后时间相同。
Dahlin算法方法比较简单,只要根据传递函数设计出合适的且可以实现的数字调节器,就能够有效地克服纯滞后的不利影响。
但采用Dahlin控制会出现振铃现象，即闭环系统的输出以指数形式较快地趋向稳态值，而数字控制器的输出则以二分之一的采样频率大幅度的衰减震荡。
这样一来，会造成执行机构大幅度的摆动，加剧磨损，甚至引起系统的稳定性下降。
大时滞过程控制器设计与仿真
大时滞过程控制器设计与仿真摘要：针对工业过程中广泛存在的大时滞过程。
文中具体研究了设计了一种简单实用的双控制器设计方案，给出了具体的参数整定方法。
该方案含两个独立的控制器，即跟踪控制器和扰动控制器，使设定值响应得以与扰动响应分离，从而可同时获得良好的设定值跟踪性能和抗干扰能力，同时系统的鲁棒性也比现有控制方案大为增加，进一步显示了双控制器优越的性能。
关键词：时滞，过程控制，Smith预估器，双控制器Controller design and Simulation for large time delay processYusufu river. According to tie.Xinjiang Bayinguoleng occupation Tec Department of Textile EngineeringAbstract: the industrial process exists widely in the process with large time delay. This paper studies the design of a simple and practical controller design, given a specific parameter setting method. The programme contains two independent controller, namely tracking controller and disturbance controller, so that the response to a setpoint to perturbations in response to separation, which can also get a good set point tracking and anti-interference ability, at the same time, the robustness of the system is better than the existing control schemes to increase, further shows the dual controller of superior performance.Key words : delay, process control, Smith predictor, double controller1.引言工业生产的大规模化使工业过程变得更为复杂,大时滞、不确定性、严重非线性、时变性对工业过程控制系统的设计提出了更高的要求[1],因此,这需要更高级、更快速、更可靠、更有效的控制方法。
过程控制第六章大时滞过程控制系统
6.3 预估补偿控制方案
X (s)
F(s) Wf (s)
Wc (s)
W0 (s)es
Y (s)
图6-9 单回路系统框图
Y (s) X (s)
TI
KC (TI sW01(s)
s 1)(TDs 1)es KC (TI s 1)(TDs 1)es
Y (s) F(s)
TI
sW01(s)
TI ses KC (TI s 1)(TDs
1)es
（6-3） （6-4）
由以上4个式子可见，微分先行控制方案和PID控制方案的特征方程完全相同。
X (s)
F(s) Wf (s)
Wc (s)
W0(s)es
W0 (s)
Y (s)
es
图6-10a) Smith预估补偿控制系统结构原理图
6.3 预估补偿控制方案
X (s)
Wc (s) U (s) W0(s)es Y (s)
Y1(s)
Y2
(s)
(1
es
6.1 大时滞过程概述
时滞现象在工业生产过程中是普遍存在的。时滞可分为两类，一类称为纯时滞，如 带式运输机的物料传输、管道输送、管道混合、分析仪表检测流体的成分等过程； 另一类为惯性时滞，又称为容积时滞。该类时滞主要来源于多个容积的存在，容积 的数量可能有几个甚至几十个，如分布参数系统可以理解为具有无穷多个微分容积。 因此，容积越大或数量越多，其滞后的时间就越长。
大时滞过程的控制方法
ｃ ｎｒ１ ｏ ｔ０
时滞现象是一种 时间上 的延迟 ， 是指系统的 扰动不能被及时反映到控制作用上面 ， 控制作用
ｃ ｎｔｏ ｔ ｏ ｓ ａ ｅ ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗｉｈ ｔｅ ｔａ ｉ ｏ ａ ｏ ｔｏ ｔａｅ ｉＳ ｏ ｒ ｌｍｅ ｈ ｄ ｒ ｏ ｉ ｅ ｔ ｈ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌｃ ｎ ｒ ｌｓｒ ｔ ｇｃ ｉ
．
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌｒ ｅ ｔ ｅ ａ ｙ ｔｍ ；Ｓ ｔ ｒ ｄ ｃｉ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌ ｎ ｅ ｌ ｅ ｔｃ ｎ ｒ ｌ ｏ ｏ ｎ ｅ ａ ｇ ｉ ｍｅ ｄ ｌｙ ｓ ｓｅ ｍｉ ｐ ｅ ｉ ｔ ｏ ｔ ；ｉ ｔ ｌ ｇ ｎ ｏ ｔ ；ｃ ｍｐ ｕ ｄ 关键词 ：大时滞系统 ；ｍｔ Ｓｉ ｈ预估控制 ； 智能控制 ； 复合控制
中图分类号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文献标识码 ：Ａ
Ｔｈ ｖ ｒ ｉ ｗ ｆｔ ｅ Ｃｏ ｔ ｏ ｅ ｈｏ ｓ ｏ ｒ ｅ ｅ Ｏ ｅ ｖ ｅ ｏ ｈ ｎ ｒ ｌＭ ｔ ｄ ｎ Ｌａ ｇ
文 章 编 号 ：１０ —４２ （ ０ ８ ０ ０ ４ ０ ０ ６ ７ ９ ２０ ） ３— ２ ８— ６
大 时 滞 过 程 的控 制 方 法
郭瑞青 程启 明 杜许峰 郑 ， ， ，
（． １ 上海 电力学 院 电力与 自动化 工程学 院 ， 上海
勇
２０９ ０００
２ 上海大学 机 电工程与 自动化学院 ， 海 ２ ０ ７ ） ， 上 ０ ０ ２
过程控制 第06章
6.3 选择性控制系统的设计 控制阀开闭形式——安全要求 安全要求 控制阀开闭形式
与单回路相同
控制器规律和控制器正反作用——对象特性和 对象特性和 控制器规律和控制器正反作用 控制要求
控制规律： 控制规律： 正常工作调节器，要有积分作用，PI、 正常工作调节器，要有积分作用，PI、PID 非正常工作调节器，窄比例（ 非正常工作调节器，窄比例（P大） 正反作用： 正反作用：与单回路相同 选择器类型——选择目的及控制器正反作用形式 选择目的及控制器正反作用形式 选择器类型
6.4.1 积分饱和的产生及其危害性
控制器开环（未被选中）输出一直变化，达到极限 控制器开环（未被选中）输出一直变化， 02~ 气 动 阀 门 ： 0.02~0.1Mpa ； 气 动 控 制 器 ： 0 ~ 0.14Mpa； 14Mpa； 20mA 电动控制器 4~20mA ； 当被选中时，由于信号已经超出了有效区间， 当被选中时 ，由于信号已经超出了有效区间， 阀门 不动作， 控制死区” 不动作，“控制死区”
6.1 概述 两类保护措施： 两类保护措施：
硬保护措施： 停车， 硬保护措施：声、光报警，连锁保护 → 停车，损失大 光报警，
软保护措施：设计选择性系统，在不正常情况下， 软保护措施：设计选择性系统，在不正常情况下， 起到保护控制，直到生产正常 起到保护控制， 在正常情况下，仍实施正常控制 在正常情况下， ——自动保护性控制 ——自动保护性控制
6.1 概述
选择性系统依据： 工艺操作的选择性逻辑关系 选择性系统依据： 实现设备： 自动选择器（HS、LS）、切换开关 ）、切换开关 实现设备： 自动选择器（HS、LS）、
6.2 选择性控制系统的类型及应用
6.2.1 开关型选择性系统 A变量：工艺操作指标 变量： 变量 B变量：安全界限，操作在B内是安全的， 变量：安全界限，操作在B内是安全的， 超出， 超出，生产就有危险
过程控制总结
过程控制总结过程掌握总结过程掌握系统复习资料第1章过程掌握是指工业生产过程中连续或根据肯定周期程序运行的生产和过程自动化。
过程掌握系统的定义：为实现对某个工艺参数的自动掌握，由相互联系、制约的一些仪表、装置及工艺对象、设备构成的一个整体。
连续过程：稳态条件下连续完成生产任务的生产过程。
被控量：被掌握的过程变量操作量：用来保持被控量等于或接近设定值的过程变量。
干扰量：能够影响被控量的过程变量。
过程掌握系统的根本要求：稳定性、精确性和快速性。
时域掌握性能指标包括：衰减比、最大动态偏差与超调量、余差、振荡频率和调整时间、偏离度。
★过程掌握系统由检测变送单元、掌握器、执行器和被控过程组成。
过程掌握系统的分类：按过程掌握系统构造特点分类：1.反应掌握系统。
2.前馈掌握系统。
3.前馈-反应复合掌握系统。
按设定值信号的特点分类：1.定值掌握系统。
2.随动掌握系统。
3.挨次掌握系统。
锅炉汽包水位掌握系统是定值掌握系统。
第2章自衡：在原平衡状态消失干扰时，无需外加任何掌握作用，被控过程能够自发地趋于新的平衡状态。
无自衡：在原平衡状态消失干扰时，当没有外加任何掌握作用时，被控过程不能重新到达新的平衡状态。
★建立被控过程的数学模型的目的：设计过程掌握系统、整定掌握器参数；指导生产工艺及其设备的设计；被控过程及新型掌握策略的仿真分析和讨论；工业过程的故障检测与诊断系统设计。
★数学模型的根本要求：简洁、能正确牢靠地反映过程输入和输出之间的动态关系。
过程建模的根本方法：解析法，试验辨识法，混合法解析法：依据被控过程的内在机理，运用已知的静态和动态物料平衡、能量平衡等关系，用数学推理的方法求取被控过程的数学模型。
试验辨识法：依据过程输入、输出的试验测试数据，通过过程辨识和参数估量得出数学模型。
混合法：将机理演绎法和试验辨识法相结合来建立过程的数学模型。
★解析法建模的一般步骤：1.明确过程的输入变量、输出变量和中间变量。
2.依据建模对象和模型使用目的做出合理假设。
过程控制系统大时控制系统3
10/10/2019
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2) 误差不变性
它是指准确度有一定限制的不变性，即 与绝对不变性存在一定误差ε，也称ε不变 性。可表示为:
Di(t)≠0 时 则 |y(t) - C |< ε 工程应用上反馈控制就是ε不变性。
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v0
v1
v0*H/ v1
h1 h0
+ Δh
控制算法
压下缸
入口带钢 厚度H
带钢
反馈式秒流量AGC的控制系统
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厚度计式AGC
P/M +
+ h1 -S01
h0 Δh
控制算法 ΔS
压下缸
1/M P
辊缝检测
带钢
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测压头
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作业4
E2-7 串级控制系统实际上就是由两台控制器串连在 一起，控制一个调节阀的系统。
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3大迟延系统的Smith预估补偿控制系统
迟延 系统
控制 动作
延迟
系统 时间 输出
去除大的超调 和长调节时间
控制器 提前动作
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设计补偿器置 于反馈系统中
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特点
史密斯预估补偿方法是得到广泛应用的方案之一。 它的特点是预先估计出过程在基本扰动下的动态特
性，然后由预估器进行补偿，力图使迟延了时间
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2常规控制
微分先行控制方案
复习： PID控制器中微分作用的特点？
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常规PID控制系统中，微分环节的输入是 对偏差作了比例积分运算后的值，因此 微分环节不能真正起到对被控参数变化 速度进行校正的目的，克服动态超调的 作用有限,因此