基于增益自适应纯滞后补偿的加热炉多点平均温度控制(2)
因此这样的过程必然会产生较明显的超调量和需要较长的调节时间，被认为是较难控制的过程，其控制难度将随着纯滞后 占整个过程动态时间参数的比例增加而增加。一般认为纯滞后 与过程的时间常数T之比大于0.5，则称过程是大滞后过程。当 与T之比增加时，过程中的相位滞后增加而使超调增大甚至会因为严重超调而出现聚爆、结焦等事故。
为了改善这一情况，引入史密斯补偿控制，纯滞后补偿控制实在控制系统中某处采取措施，使改变后系统的控制通道以及系统传递函数的分母不含有纯滞后环节，从而改善控制系统的控制性能及稳定性。并且在此基础上增加一个除法器、一个导前微分环节（其中TD=τ）和一个乘法器，得到增益自适应性补偿控制。利用这三个环节根据模型和过程输出信号之间的比值来提供一个自动校正预估器增益的信号。最后利用Matlab/Simulink软件实现控制系统仿真调试。结果证明，由于对纯滞后和参数时变控制能力不足，采用常规PID控制很难达到理想的控制效果；采用纯滞后补偿后，加热炉的纯滞后得到了补偿，系统控制品质大幅度改善，但是，由于加热炉对象描述模型的时变特征，导致实际上不能得到足够精确的数学模型，使纯滞后补偿的控制品质受到严重影响；采用纯滞后自适应补偿后，既克服了纯滞后时间对控制系统的影响，又对模型的不精确进行了一定的修正。所以，采用带有可变增益自适应补偿后，实现了很好的控制品质。
1.2 国内外研究现状与水平
1.3 过程控制系统简介
1.3.1 过程控制理论的发展现状
1.3.2 计算机仿真基本概念
计算机仿真技术是当前应用最广泛的实用技术之一。它集成了计算机、网络、图形图像、面向对象、多媒体、软件工程、信息处理、自动控制等多个技术领域的知识，以数学理论、相似原理、信息技术、系统技术及其应用领域有关的专业技术为基础，是以计算机和各种物理效应设备为工具，利用系统模型对实际的或设想的系统进行试验研究的一门综合性技术。
模型是对现实系统有关结构信息和行为的某种形式的描述，是对系统特征与变化规律的一种定量抽象，是人们认识事物的一种手段或工具。模型可分为以下三类：物理模型，指不以人的意志为转移的客观存在的实体，如飞行器研制中的飞行模型，船舶制造中的船舶模型等。数学模型，指从一定的功能或结构上进行相似，用数学的方法来再现原型的功能过结构特征。仿真模型，指根据系统的数学模型，用仿真语言转化为计算机可以实现的模型。
可以从模型角度和计算机类型角度对不同的仿真系统进行分类。
按模型分类为：物理仿真，采用物理模型，有事物介入，具有效果逼真、精度高等有点，但造价高或耗时长，大多在一些特殊场合下采用（如导弹、卫星一类飞行器的动态仿真，发电站综合调度与培训系统等），具有实时、在线的特点。数学仿真，采用数学模型，它在计算机上进行，具有非实时、离线的特点，经济、快速、实用。
按计算机类型分类为：模拟仿真，采用数学模型，在模拟计算机上进行仿真实验。这是一种早期的仿真手段，现在基本被淘汰。它的特点是描述连续物理系统的动态过程比较自然、逼真，具有仿真速度快、失真小，结果可靠的有点，但受元器件性能影响，仿真精度较低，对计算机控制系统的仿真较困难，自动化程度低。模拟计算机的核心是运算部分，它由我们熟知的“模拟运算放大器”为主要构成部件。数字仿真，采用数学模型，在数字计算机上借助数值计算方法所进行仿真实验。它是在20世纪60年代随着计算机的发展而发展起来的，其特点是计算与仿真的精度较高。理论上计算机的字长可以根据精度要求来“随意”设计，因此其仿真精度可以无限，但是由于受到无差积累、仿真时间等因素影响，其精度也不一定的太高。它对计算机控制系统的仿真比较方便，仿真实验的自动化程度较高，可方便地实现显示、打印等功能，但计算速度较低，在一定程度上影响到仿真结果的可信度。随着计算机技术的发展，速度问题会在不同程度上有所改进与提高。数字仿真没有专用的仿真软件支持，需要设计人员用高级程序语言编写求解系统模型及结果输出程序。混合仿真，结合了模拟仿真与数字仿真的技术与特点。现代计算机仿真，采用先进的微型计算机，基于专用的仿真软件、仿真语言来实现，其数值计算功能强大，易学易用。它是在20世纪80年代发展起来的，是当前主流的仿真技术与方法。