"基于MATLAB的时滞对象控制算法仿真分析 (2010年),作者:胡学军、滕达、胡林文,主要探讨了在工业过程控制中时滞现象的处理方法,通过MATLAB进行仿真研究,涉及Smith预估器和多种控制算法的比较,包括Dahlin-smith控制器、InnerModelControl-smith控制器等,重点关注模型失配、时滞变化和干扰对系统性能的影响。" 文章详细介绍了工业过程控制领域中的一个重要问题——时滞现象,这是由于物料或能量传输延迟导致的。时滞会导致控制系统出现较大的超调和较长的调节时间,影响系统的稳定性和效率。为解决这一问题,文章选取并分析了六种不同的控制方法,包括: 1. 普通PI控制:基础的控制策略,通过比例积分作用来减小误差,但对时滞问题的处理效果有限。 2. Smith预估控制:通过预测未来状态来补偿时滞影响,改善系统响应速度,但需要准确的系统模型。 3. Dahlin控制:一种增强型的PID控制,增加了对时滞的补偿功能,提高了系统的动态性能。 4. Dahlin-smith控制:结合Dahlin控制与Smith预估器,进一步增强了系统的鲁棒性和抗干扰能力。 5. InnerModelControl-smith控制(IMC-smith):利用内模控制理论,设计出的控制器能有效处理时滞和模型失配问题,提高了控制精度。 6. 模型失配改进型Smith预估控制:针对模型参数不匹配的情况,通过改进Smith结构来提升控制质量,但适用条件较为严格。 通过MATLAB仿真,文章展示了这些控制算法在不同条件下的表现,比如模型失配、时滞变化和外部干扰。仿真结果指出,Dahlin-smith控制器和InnerModelControl-smith控制器在应对模型失配和干扰时表现出色,具有快速响应、低超调量的特性,是克服纯滞后问题的有效手段。而模型失配改进型Smith结构虽然对模型参数敏感度较低,但其应用存在严格的限制条件。 该研究为工业过程控制中的时滞问题提供了理论依据和实践参考,有助于工程师选择和设计适合特定系统的控制策略。通过MATLAB的仿真工具,可以直观地对比和评估各种算法的性能,为实际工程应用提供有力支持。
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