加入滯后時(shí)間削弱器的大滯后系統(tǒng)控制方法研究

【摘 要】本文首先提出滯后時(shí)間削弱器，將大滯后的對(duì)象演變成小滯后的對(duì)象， 然后給大滯后系統(tǒng)加入滯后時(shí)間削弱器， 采用 PID做為控制器， 用基于ISTE指標(biāo)的最優(yōu)PID控制器參數(shù)整定方法對(duì)PID控制器的參數(shù)進(jìn)行整定。仿真結(jié)果表明， 加入滯后時(shí)間削弱器的大滯后系統(tǒng)取得更好的控制效果，它的魯棒性高， 自適應(yīng)能力強(qiáng)， 具有抗外來(lái)擾動(dòng)的能力。

【關(guān)鍵詞】大滯后系統(tǒng)、滯后時(shí)間削弱器、PID控制器

一、引言

在工業(yè)過(guò)程中，許多對(duì)象具有滯后特性，如果時(shí)間滯后相對(duì)于系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)很大（定額時(shí)滯τ/T>0.5），即純滯后時(shí)間所占的動(dòng)態(tài)成分比較大，我們稱該系統(tǒng)為大滯后系統(tǒng)。由于純滯后的存在，使得系統(tǒng)的超調(diào)量變大，調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)。因此滯后過(guò)程被公認(rèn)為較難控制的對(duì)象，而且純滯后占整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程的時(shí)間越長(zhǎng)，難控的程度越大。所以大純滯后對(duì)象魯棒性的控制一直是困擾自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的一大難題。而這類對(duì)象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。

二、加入滯后時(shí)間削弱器的PID控制

從圖2可以看出，越大，等效對(duì)象的純滯后時(shí)間越小，控制效果就越好，但當(dāng)大到一定值時(shí)，等效對(duì)象的純滯后占整個(gè)過(guò)程動(dòng)態(tài)的份額已經(jīng)很小，再增大，其控制效果就不會(huì)有明顯的變化了。這是因?yàn)橄到y(tǒng)加入滯后時(shí)間削弱器后，只能把等效對(duì)象的純滯后時(shí)間變小，但不能消除純滯后時(shí)間。

圖3給出了加入滯后時(shí)間削弱器和沒有滯后時(shí)間削弱器的 PID 控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，實(shí)線表示加入滯后時(shí)間削弱器（=9）的 PID 控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)，虛線表示沒有滯后時(shí)間削弱器的 PID 控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。從圖4可以看出加入滯后時(shí)間削弱器的 PID 控制系統(tǒng)的控制效果優(yōu)于沒有滯后時(shí)間削弱器的 PID控制系統(tǒng)。

三、結(jié)論

仿真示例表明， 加入滯后時(shí)間削弱器，使大滯后對(duì)象演變成小滯后對(duì)象，用PI D控制器對(duì)演變后的小滯后對(duì)象進(jìn)行控制， 可提高大滯后系統(tǒng)的魯棒性，使大滯后系統(tǒng)取得更好的控制效果。

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作者簡(jiǎn)介：盧偉（1988.2），男 漢族 吉林長(zhǎng)春人 長(zhǎng)春理工大學(xué) 工學(xué)碩士，主要研究方向?yàn)闄z測(cè)技術(shù)與過(guò)程控制