滞后环节的存在使得整个供料控制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一直就没有停止过。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PID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、鲁棒性好间。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。不仅不能有效的控制系统中的纯滞后,还会使得系统的控制过程严重超调,稳定性变得很差。80912
(1)在国外,最早提出预估控制器是在1958年,这是一种时滞预估补偿算法,它最大的优点就是将滞后环节移到了闭环的外面,这样一来就提高了系统的控制效果。但是,这一方法比较依赖于精确的数学模型,如果当被控对象的模型参数不准确或者参数容易发生变化的时候,那么它的控制效果就会变差,甚至会导致控制系统的不稳定。所以在实际的应用中,这一方法比较困难。为此,人们提出了许多改进的方法,可以粗略地分为两种:一种是基于结构上的改进,这类方法主要是结合智能控制通过在不同的位置增加一些并联或者串联的环节进行补偿;另一种是在参数整定上的改进,这种方法将项通过泰勒多项式展开用鲁棒性能指标及其他的指标函数对控制器进行解析设计,或者对其中的控制参数进行鲁棒调整,还有的方法是对Smith预估系统的反馈传递函数进行改进,以增强它的鲁棒性和稳定性。在国外,就Smith预估器对过程模型误差之敏感性的进一步研究。J。R。Schle-ck,Z。Palnor,B。Garland,C。H。Tan,J。E。Marshall等进行了一系列的研究工作。所得到的共同结果是在模型参数τ、T、 与真正过程之参数误差小于某范围时,Smith预估器的控制效果要优于PI调节器,但超过此范围效果就要大大下降。一般越先进的控制系统就需要越多来自于过程的信息,也就需要更准确的模型。
在Smith预估器的参数整定问题上,Z。Palmor指出,许多人认为采用Smith预估器,在整定参数是必须考虑到可能产生的模型误差。他们认为,常规的稳定裕度概念不适用Smith预估器,因而提出了模型空间概念。只要适当的设计和整定Smith预估器,对于大纯滞后过程改善控制质量仍有可能。论文网
关于Smith预估器的稳定性问题也引起不少学者的注意。其中,Z。Palmor提出了实际稳定性的概念。得出结论是在同样的参数误差下,系统的稳定性与调节器的结构、参数整定和过程的结构、参数是紧密相关的。
由于原型Smith预估器的一些缺陷,一些研究者就提出了改进方案。在国外的研究中,C。C。Hang,C。B。Brosilow和K。Watanabe等人的研究工作尤为突出。C。C。Hang等人提出了三种新的改进方案,这三种改进方案对克服高频噪音,减小对误差的敏感性均起一定的改善作用。虽然作者没有对上述方案进行深入的理论分析,更没有在实验装置上进行验证,但作者的建议使人们开阔了思路。
在克服Smith预估器对模型误差较敏感的另一个途径,是采用自适应Smith预估控制系统。Giles的增益自适应系统是比较简单的,采用的是乘除器一类的环节,补偿效果还是不错的。Chiang则采用了与Giles有些不同的增益自适应方法。他们将真正过程的输出与模型的输出之差送入一个比例——积分调节器。该调节器之输出则用与调整模型的放大倍数,直至真正的过程输出与模型输出相等位置。