MATLAB预测控制的锅炉温度史密斯预估器的改进(2)
1绪论 1
1.1 研究的背景与意义 1
1.2 国内外基于加热炉温度控制的研究 1
1.3本文研究内容 2
2 文献综述（研究概况以及发展趋势） 4
3 传统的加热炉温度控制系统 6
3.1 加热炉及其模型的建立 6
3.1.1 加热温度控制系统总体结构图 6
3.1.2 加热温度控制系统模型的建立 6
3.2 简单控制系统 7
3.2.1 被控变量的选择 7
3.2.2 选择被控变量的原则 8
3.2.3 操纵变量的选择 8
3.3 先进控制系统 8
4 常规PID控制器设计 9
4.1 PID概述 9
4.2数字PID控制器 9
4.3 PID调节器参数对系统性能的影响 13
5 预测控制系统的smith预估控制器设计 15
5.1史密斯预估器的介绍 15
5.2 预测控制的介绍 19
5.3基于预测控制的史密斯预估器 21
5.31模型控制 21
5.32数学模型的介绍 21
5.33工程控制数学模型的建立方法 22
5.34数学模型的建立 22
5.35 数据分析及建立模块步骤 23
5.4 MATLAB仿真软件的介绍 29
5.5 MATLAB仿真 30
6 总 结 36
7 致谢 37
8 参考文献 38
1绪论
1.1 研究的背景与意义
在工业生产过程中，经常由于物料或能量的传输带来时间延迟的问题，即被控对象具有不同程度的纯滞后，不能及时反映系统所受的扰动。此外，测量信号到达控制器，即使执行机构接受信号后立即动作，也需要经过一个滞后时间才能影响到被控制量实现控制。这种类型的过程必然会产生较大的超调和较长的调节时间，使过渡过程变坏，系统的稳定性降低。对于这种情况史密斯（Smith）控制算法在锅炉温度控制中的应用，使得锅炉温度控制能够达到一个稳定的水平。史密斯(Smith)预估控制的特点是预先估计出过程在基本扰动下的动态特性，再由预估器进行补偿的过程控制技术．它的基本思想是按过程特性设计出一种模型加人到反馈控制系统中，以补偿过程的动态特性，然后由预估器进行补偿，力图使滞后了 的被控量超前反映到控制器，使控制器提前动作，从而明显地减少超调量，加速调节过程．特别是对于那些被控对象具有不同程度的纯滞后，而被控对象又不能及时反映系统所承受的扰动的控制系统，史密斯(Smith)预估控制技术获得了广泛的运用。传统的PID控制一般难以解决过程控制上的大滞后问题，具有大滞后的过程控制属于较难的控制问题，一直以来都是过程控制研究的热点，具有重要的实际意义。
1.2 国内外基于加热炉温度控制的研究
滞后环节的存在使得整个系统的控制品质变坏甚至引起闭环系统的不稳定。因此近年来，对时滞系统的控制方法研究方兴未艾。从50年代以来，时滞控制先后出现了基于模型的方法和无模型这两大方法。基于模型的方法有smith预估补偿控制、最优控制、自适应控制、动态矩阵预报控制、预测控制、滑模变结构控制、鲁棒控制等。无模型方法有模糊smith控制、模糊自适应控制、模糊PD控制、神经网络控制、专家控制等。其控制方法也己经由传统控制转向智能控制，或者是二者的结合。PID控制是迄今为止应用最广泛的一种控制方法。在工业过程控制中大多采用PID控制，其优点是原理简单、通用性强、鲁棒性好。然而PID控制在纯滞后系统中的应用是有一定限制的，对于滞后较大的系统，常规PID控制往往显得无能为力。