时滞系统Smith预估控制模型失配下的稳定性研究

摘要

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。改进的Smith预估控制方法无法从根本上改变对数学模型的依赖。PID是工业过程控制中应用最为广泛的一种控制方法，但对于大时滞系统常规的PID却无能为力，在大时滞系统的控制中常常将PID与Smith预估控制方法相结合。 本文研究了一类时滞系统，在Smith预估控制下模型参数失配时的稳定性问题。对一阶时滞系统，以应用于类多项式的广义Hermite-Biehler理论为基础，分别探讨了在静态增益失配，时间常数失配，时延常数失配的情况下，采用PI或PD控制时，使系统稳定的PI或PD控制器的参数空间分布。对静态增益失配的情况，采用PID控制器，分析了系统稳定时的PID参数的三维空间分布问题。并对以上各种情况下所得到的结果，结合实例进行了仿真验证。 时延失配的情况下，系统包含两个延迟环节，对于稳定性分析时，系统特征方程中出现两个指数项的问题，本文以广义Hermite-Biehler定理为基础，直接分析了该种情况下的比例控制参数稳定域。

目录

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声明

1绪论

1.1工业过程中的时滞问题

1.2时滞问题的研究现状

1.2.1 PID控制

1.2.2 Smith预估控制

1.3问题的引出

1.4本文的结构安排

2时滞系统的稳定性分析方法

2.1时滞系统的稳定性基本分析方法

2.1.1频域分析法

2.1.2时域分析方法

2.2 Hermite-Biehler定理在时滞系统稳定性分析中的应用

2.2.1 Hermite-Biehler定理的介绍

2.2.2 PI控制下一阶时滞系统的稳定性分析

2.2.2实例分析

2.3本章小结

3静态增益失配下Smith预估控制系统稳定性分析

3.1 Smith预估控制原理

3.2静态增益失配下PI控制的稳定性

3.2.1静态增益失配下PI控制的稳定参数分布

3.2.2实例分析

3.3静态增益失配下的PID控制的参数稳定性

3.3.1静态增益失配下的PID控制的参数稳定分布

3.3.2实例分析

4时间常数失配下PD控制的稳定性

4.1时间常数失配下PD控制的稳定参数分布

4.2实例分析

5时延失配下稳定分析

5.1时延常数失配下比例控制的稳定性

5.1.1时延失配下比例控制参数稳定范围

5.1.2实例分析

5.2时延失配下的PI控制的稳定性

5.2.1时延失配下的PI控制参数稳定的分布

5.2.1实例分析

6总结

致 谢

参考文献