Smith預估控制

1、東南大學能源與環(huán)境學院實 驗 報 告課程名稱： 計算機控制及系統(tǒng) 實驗名稱： Smith預估控制 院 （系）： 能源與環(huán)境學院 專 業(yè)： 熱能與動力工程 姓 名： 學 號： 0301110 實 驗 室： 金智樓 實驗時間：2014 年 04月 07 日評定成績： 審閱教師： 一 實驗目的 通過實驗掌握Smith預估控制的方法及程序編制及調(diào)試。二 實驗內(nèi)容 Smith預估控制系統(tǒng)如圖所示， 對象G(S)= K·e-s / (1+T1S) ,K = 1, T1 = 10 s , = 5 s ,Wc(z)采用數(shù)字PI控制規(guī)律。 對象擾動實驗畫出U(t) = u0·1(t)時，y(

2、t)曲線。 Smith預估控制(1) 構造W(S)，求出W(Z)。(2) 整定Wc(s)(按什么整定？)(3) 按圖仿真，并打印曲線。 （4） 改變W(S)中K，（對象不變），進行仿真比較，觀察它們對調(diào)節(jié) 過程的影響。三 實驗步驟1.擬訂實驗方案（1）、對象擾動實驗,G(S)離散化，采用后向差分 令 則有：y(k)u(k)=Ke-Tlnz1+T1T(1-Z-1)整理得： 其中 #include<iostream.h>#include<math.h>#include<iomanip.h>#include<fstream.h>void main()o

3、fstream ofile("d:21.xls");ofile<<"T"<<'t'<<"uk"<<'t'<<"yk"<<'n'double u0,T,T1=10,a,b,t=5,k=1;double u100,y100;int N,i; cout<<"輸入采樣周期T:n"cin>>T;cout<<"輸入擾動階躍值u0:n"

4、cin>>u0;a=exp(-T/T1);b=k*(1-a);N=int(t/T); cout<<'n'cout<<"T"<<'t'<<"uk"<<'t'<<"yk"<<'n' cout<<'n'cout<<0<<'t'<<0<<'t'<<0<<&

5、#39;t'<<'n'for(i=0;i<100;i+)if(i=0)ui=0;elseui=u0*1;if(i<=(N+1)yi=0;elseyi=b*ui-(N+1)+a*yi-1;ofile<<i*T<<'t'<<ui<<'t'<<yi<<'n'cout<<i*T<<'t'<<ui<<'t'<<yi<<'n

6、9;ofile.close();（2）、Smith預估控制按照Smith的控制，構造對其離散化得： 其中 ， 取整數(shù)。按照連續(xù)系統(tǒng)的臨界比例帶法整定，整定時不考慮，只考慮外面的反饋回路：設外回路的傳遞函數(shù)，將代入傳遞函數(shù)，在臨界震蕩的情況下有：，即：求解得 ， ，故，。按照整定的結果仿真，Smith預估控制的算法步驟如下：#include<iostream.h>#include<math.h>#include<fstream.h>double ZD(double t,double T,double T1)double w,w1,d;int i;w=0;for

7、(i=0;i<100;i+)d=(T/2+T1)/(1-T1*T/2*w*w);w1=(3.14-atan(d)/t;if(fabs(w1-w)<=0.001)break;w=w1;return w;void main()ofstream ofile("d:22.xls"); ofile<<"T"<<'t'<<"uk"<<'t'<<"yk"<<'n'double e1100,e2100

8、,cm100,q100,u100,y100;double t,T1,K;double tt,Kt;double w,Ku,Tu;double Kp,Ti;double a0,b0,a1,b1,a2,b2,a,b;double T,r;int N,Nt,i;T1=10;cout<<"輸入采樣周期T:n"cin>>T;cout<<"輸入對象放大系數(shù)K:n"cin>>K;cout<<"輸入對象純延遲時間t:n"cin>>t;cout<<"輸入階躍值

9、r:n"cin>>r;tt=t,Kt=1.3;w=ZD(t,T,T1);a0=1-T1*T/2*w*w; b0=T/2+T1;Ku=sqrt(a0*a0+b0*b0)/K; Tu=2*3.14/w; Kp=Ku/2; Ti=Tu/1.2;cout<<"根據(jù)采樣周期和被控對象參數(shù)，整定PI控制器參數(shù)如下：n"cout.precision(3);cout<<"Kp="<<Kp<<'t'<<"Ti="<<Ti<<'

10、;n' a1=exp(-T/T1); b1=K*(1-a1);a=exp(-T/T1); b=Kt*(1-a);a2=Kp+Kp*T/Ti; b2=-Kp;N=int(t/T);Nt=int(tt/T);cout<<"N="<<N<<'t'<<"Nt="<<Nt<<'n'e10=0,e20=0,cm0=0,q0=0,u0=0,y0=0;cout<<'n'cout<<"T"<<

11、;'t'<<"uk"<<'t'<<"yk"<<'n' cout<<'n'cout<<0<<'t'<<0<<'t'<<0<<'t'<<'n'for(i=1;i<100;i+) if(i<=(N+1)yi=0;elseyi=b1*ui-(N+1)+a1*yi-1;e1i=r-yi

12、-1;e2i=e1i-qi-1;ui=a2*e2i+b2*e2i-1+ui-1;cmi=a*cmi-1+b*ui-1;if(i<=Nt)qi=cmi;else qi=cmi-cmi-Nt; ofile<<i*T<<'t'<<ui<<'t'<<yi<<'n'cout<<i*T<<'t'<<ui<<'t'<<yi<<'n'ofile.close();保持的K為1不變，將改為15可見當延遲時間增大之后，除了調(diào)節(jié)開始一段的延遲也增加之外，對于Smith預估的調(diào)節(jié)速度和調(diào)節(jié)效果并沒有太大的影響。將的K改為6.5，不變可見增大的K值會使調(diào)節(jié)過程變慢，使過渡時間延長，甚至會使系統(tǒng)發(fā)散；反之則使調(diào)節(jié)過程變快，延遲時間縮短。四 實驗結論與心得結論：將廣義對象傳遞函數(shù)去掉純延遲之后構造出來的Smith預估器能夠?qū)_動信號提前反饋到回路中，消除延遲帶來的影響