时滞系统的Smith预估控制设计
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资料包括： 论文(28页11186字) 源码 图纸
说明：
摘要：在工业生产过程中，被控对象一般都有纯滞后特性。在控制系统设计时一种较为有效的滞后补偿方法是采用Smith预估器，但是常规Smith预估器很难在实际系统中应用，而且补偿的效果也不是很理想。本文对滞后系统进行了概述,针对纯滞后过程控制的特点,通过很多控制方法的比较研究,进行大量的计算机仿真,将提出对纯滞后系统的校正,可以在线性实时确定被控对象的时间常数,纯滞后时间,PID算法的比例常数,积分时间常数微分时间常数,利用Smith对纯滞后系统的校正原理,对假定的传递函数R进行了校正,对smith校正方法进行了改进,并对几种校正方法进行了分析仿真比较.
关键字：滞后,Smith预估器,PID,仿真
Smith Controller Design Of Time-delay System
Abstract：In the industrial production process, all control plants have pure delay time characteristic generally. One effective compensating method is to use the Smith estimator in the control system design, but the conventional Smith estimator applies in the actual system very difficultly, moreover effect of compensation is not very ideal. This article has carried on the outline to the lag system, In view of pure time delay process control characteristic, Through very many control method comparison research, Carries on the massive computer simulation, Will propose to the pure time delay system adjustment, May be accused the object time-constant in the linear real-time determination, Pure time delay time. PID algorithm proportionality constant, Integrating time constant differentiating time constant, Using Smith to pure time delay system adjustment principle, Has carried on the adjustment to hypothesis transfer function R, Has made the improvement to the smith adjustment method, and has carried on the analysis simulation comparison to several adjustments methods.
Key words: pure time delay，the Smith estimator，PID，simulation
目录：
摘要I
AbstractI
第一章 绪论1
1.1 选题的依据及意义：1
1.2 国内外研究现状及发展趋势：1
1.3 本课题研究内容2
1.4 章节安排2
第二章 smith预估器的补偿原理3
2.1 带有纯滞后环节的控制系统3
2.2 smith预估器的补偿原理3
第三章 仿真工具介绍及运用6
3.1 Matlab的介绍6
3.1.1关于Matlab6
3.1.2 Matlab的特点6
3.1.3 Matlab的功能7
3.1.4 Matlab的仿真环境7
3.2 Matlab的M文件8
第四章 改进的Smith预估控制器9
4.1改进的Smith预估控制原理9
4.2系统鲁棒性分析10
4.2.1增益失配11
4.2.2时间常数失配14
4.2.3时滞失配17
4.2.4高阶系统响应21
总结25
致谢26
参考文献27
参考文献：
黄一夫著，微型计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2004.08
杨新立著，微型计算机原理和应用 [M].上海：科学技术文献出版社，1986.11
邬学礼著，计算机控制[M].北京：北京航空航天大学出版社，1990.03
任兴权著，控制系统计算机仿真[M].北京：机械工业出版社，1981.11
赵康怀著，现代控制工程[M].石家庄：中国铁道出版社，1986.03
张菊鹏著，计算机硬件技术基础 [M].北京：清华大学出版社 ，2000.10
成景文著，《微型计算机硬件软件及其应用》学习辅导[M].北京：人民邮电出版社，1989.08
周庆海,翁维勤著，过程控制系统及工程[M].北京：化学工业出版社，1995.02
王永初著，滞后过程的预估与控制 [M].北京：机械工业出版社，1987.10
沈平著，沈平著时间之后调节系统[M].北京：化学工业出版社，1985.06
王立新著，自适应模糊控制与系统[M]. 北京：国防工业出版社，1993.06
张晋格著，控制系统CAD——基于matlab语言[M].北京：机械工业出版社，2004.07
作者点评：
本次设计的仿真都是在matlab 环境下编写的。matlab 是一种功能强大且具有汇编功能的仿真工具，今天我们所设计的大部分模型，都可以使用matlab语言仿真，而现在最好的matlab工具是7.0版本的。Matlab语言应用于控制系统建摸、分析计算、设计和仿真得方面的研究。
在这次的设计中，使用了matlab程序设计方法。了解了它和传统的仿真设计方法的不同之处。在设计中使用了软件工程的设计思想，通过这次设计，将以前在书本上学的抽象的概念，转为了具体的实现，加深了对以前所学知识的理解。
在设计过程中，由于在校期间只是对matlab略有接触，但是有很深得应用。在对matlab并不熟练的情况下直接上手进行程序代码的编写，在设计初期的确碰到了很多困难。也正是这些困难和难题，进一步锻炼了我的自学能力和解决问题的能力。
设计期间，也发现了自己在编程上存在着一些不足。首先是没有形成很好的风格，程序代码在格式上没有很严谨的作风，这样在他人阅读起来较吃力。二是没有养成对程序变量或结构进行注解的习惯。尽管这些注释对程序执行没有任何影响，但对日后的维护将是一件相当痛苦的事情。详细的注解将帮助成员们了解彼此的程序代码，可以大幅度地提升工作效率，这些都是在设计中深有体会的。
通过本次毕业设计，我对滞后系统控制有了一定的了解，对目前处在前沿课题的滞后系统校正的研究和发展有了一定的认识。以后还可以根据本次的设计方案，进一步地讨论改进smith预估器应用，发展以及对其进一步改进，使其能够更好，更方便的应用于现实中。
本次设计只是滞后系统所要解决的问题的冰山一角，滞后作为一个工业化时代是不可逃避的问题，它的提出、改进将大大提高系统的稳定性、优越性。其相关的前端、终端技术开发和设备研制工作量很大，还有待于大量的研发人员为此积极努力。
资料包括： 论文(28页11186字) 源码 图纸
说明：
摘要：在工业生产过程中，被控对象一般都有纯滞后特性。在控制系统设计时一种较为有效的滞后补偿方法是采用Smith预估器，但是常规Smith预估器很难在实际系统中应用，而且补偿的效果也不是很理想。本文对滞后系统进行了概述,针对纯滞后过程控制的特点,通过很多控制方法的比较研究,进行大量的计算机仿真,将提出对纯滞后系统的校正,可以在线性实时确定被控对象的时间常数,纯滞后时间,PID算法的比例常数,积分时间常数微分时间常数,利用Smith对纯滞后系统的校正原理,对假定的传递函数R进行了校正,对smith校正方法进行了改进,并对几种校正方法进行了分析仿真比较.
关键字：滞后,Smith预估器,PID,仿真
Smith Controller Design Of Time-delay System
Abstract：In the industrial production process, all control plants have pure delay time characteristic generally. One effective compensating method is to use the Smith estimator in the control system design, but the conventional Smith estimator applies in the actual system very difficultly, moreover effect of compensation is not very ideal. This article has carried on the outline to the lag system, In view of pure time delay process control characteristic, Through very many control method comparison research, Carries on the massive computer simulation, Will propose to the pure time delay system adjustment, May be accused the object time-constant in the linear real-time determination, Pure time delay time. PID algorithm proportionality constant, Integrating time constant differentiating time constant, Using Smith to pure time delay system adjustment principle, Has carried on the adjustment to hypothesis transfer function R, Has made the improvement to the smith adjustment method, and has carried on the analysis simulation comparison to several adjustments methods.
Key words: pure time delay，the Smith estimator，PID，simulation
目录：
摘要I
AbstractI
第一章 绪论1
1.1 选题的依据及意义：1
1.2 国内外研究现状及发展趋势：1
1.3 本课题研究内容2
1.4 章节安排2
第二章 smith预估器的补偿原理3
2.1 带有纯滞后环节的控制系统3
2.2 smith预估器的补偿原理3
第三章 仿真工具介绍及运用6
3.1 Matlab的介绍6
3.1.1关于Matlab6
3.1.2 Matlab的特点6
3.1.3 Matlab的功能7
3.1.4 Matlab的仿真环境7
3.2 Matlab的M文件8
第四章 改进的Smith预估控制器9
4.1改进的Smith预估控制原理9
4.2系统鲁棒性分析10
4.2.1增益失配11
4.2.2时间常数失配14
4.2.3时滞失配17
4.2.4高阶系统响应21
总结25
致谢26
参考文献27
参考文献：
黄一夫著，微型计算机控制技术[M].北京：机械工业出版社，2004.08
杨新立著，微型计算机原理和应用 [M].上海：科学技术文献出版社，1986.11
邬学礼著，计算机控制[M].北京：北京航空航天大学出版社，1990.03
任兴权著，控制系统计算机仿真[M].北京：机械工业出版社，1981.11
赵康怀著，现代控制工程[M].石家庄：中国铁道出版社，1986.03
张菊鹏著，计算机硬件技术基础 [M].北京：清华大学出版社 ，2000.10
成景文著，《微型计算机硬件软件及其应用》学习辅导[M].北京：人民邮电出版社，1989.08
周庆海,翁维勤著，过程控制系统及工程[M].北京：化学工业出版社，1995.02
王永初著，滞后过程的预估与控制 [M].北京：机械工业出版社，1987.10
沈平著，沈平著时间之后调节系统[M].北京：化学工业出版社，1985.06
王立新著，自适应模糊控制与系统[M]. 北京：国防工业出版社，1993.06
张晋格著，控制系统CAD——基于matlab语言[M].北京：机械工业出版社，2004.07
作者点评：
本次设计的仿真都是在matlab 环境下编写的。matlab 是一种功能强大且具有汇编功能的仿真工具，今天我们所设计的大部分模型，都可以使用matlab语言仿真，而现在最好的matlab工具是7.0版本的。Matlab语言应用于控制系统建摸、分析计算、设计和仿真得方面的研究。
在这次的设计中，使用了matlab程序设计方法。了解了它和传统的仿真设计方法的不同之处。在设计中使用了软件工程的设计思想，通过这次设计，将以前在书本上学的抽象的概念，转为了具体的实现，加深了对以前所学知识的理解。
在设计过程中，由于在校期间只是对matlab略有接触，但是有很深得应用。在对matlab并不熟练的情况下直接上手进行程序代码的编写，在设计初期的确碰到了很多困难。也正是这些困难和难题，进一步锻炼了我的自学能力和解决问题的能力。
设计期间，也发现了自己在编程上存在着一些不足。首先是没有形成很好的风格，程序代码在格式上没有很严谨的作风，这样在他人阅读起来较吃力。二是没有养成对程序变量或结构进行注解的习惯。尽管这些注释对程序执行没有任何影响，但对日后的维护将是一件相当痛苦的事情。详细的注解将帮助成员们了解彼此的程序代码，可以大幅度地提升工作效率，这些都是在设计中深有体会的。
通过本次毕业设计，我对滞后系统控制有了一定的了解，对目前处在前沿课题的滞后系统校正的研究和发展有了一定的认识。以后还可以根据本次的设计方案，进一步地讨论改进smith预估器应用，发展以及对其进一步改进，使其能够更好，更方便的应用于现实中。
本次设计只是滞后系统所要解决的问题的冰山一角，滞后作为一个工业化时代是不可逃避的问题，它的提出、改进将大大提高系统的稳定性、优越性。其相关的前端、终端技术开发和设备研制工作量很大，还有待于大量的研发人员为此积极努力。