基于改进型史密斯补偿的供料系统设计(2)
在工业生产中，被控对象除了容积延迟外，通常具有不同程度的纯延迟。例如，气体物料、液体物料通常经过管道传送，固体物料往往通过传送带传送。当利用改变物料的流量等调节生产过程时，经过输送环节的传送时间（滞后）后，物料的变化情况才能到达生产设备进而实现工艺参数的改变。这个输送过程的传送时间是一个纯滞后时间。
在过程控制中，被控对象具有滞后特性是普遍现象，一般在滞后不显著时，为了简化控制系统而忽略滞后的影响。当滞后特性显著以至影响系统控制品质时，则应对滞后特性进行有针对性的控制。
在实际生产过程中，多数工业对象具有较大的纯滞后时间τ，通常，如果纯滞后与过程惯性时间常数之比大于0.5，则认为它是大纯滞后过程，当τ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。此外大滞后会降低整个控制系统的稳定性。
常规PID控制在此类系统中控制效果不佳，应用较多的是史密斯预估器进行补偿。由于史密斯预估算法严重依赖模型的精确匹配，所以史密斯预估补偿控制也有其缺点，即对模型误差较为敏感。因此提出改进型史密斯补偿控制的方案来改进物料系统。
对于大滞后系统，PID控制效果并不好，需要另加补偿，因此提出了史密斯预估补偿控制系统。
然而，这种控制方法的缺点是模型的误差会随时间累积起来，也就是对过程特性变化的灵敏度很高。为了克服这一缺点，可采用改进型史密斯预估补偿控制。
改进型史密斯算法不仅能够保持系统的稳定，而且振荡次数少，收敛速度快。
该改进型史密斯预估控制器实现对控制系统的参数自整定，并且通过仿真对设计和改进的结果进行分析。
1.2 国内外研究现状与水平
1.2.1 研究成果
1.2.2 未来展望
1.3 MATLAB/Simulink仿真工具简介
目前比较流行的控制系统仿真软件是MATLAB。使用MATLAB对控制系统进行计算机仿真的主要方法是：以控制系统的传递函数为基础，使用Simulink工具箱对其进行计算机仿真研究。本设计主要运用MATLAB中的Simulink这一工具箱对系统进行仿真研究。
MATLAB有下列特点：
1) 高效的数值计算及符号计算功能，能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来；
2) 具有完备的图形处理功能，实现计算结果和编程的可视化；
3) 友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言，使学者易于学习和掌握；
4) 功能丰富的应用工具箱(如信号处理工具箱、通信工具箱等) ，为用户提供了大量方便实用的处理工具。
MATLAB由一系列工具组成。这些工具方便用户使用MATLAB的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括MATLAB桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB的用户界面也越来越精致，更加接近Windows的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时地报告出现的错误及进行出错原因分析。
MATLAB是一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M文件）后再一起运行。新版本的MATLAB语言是基于最为流行的C++语言基础上的，因此语法特征与C++语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是MATLAB能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。
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