基于实验系统的Smith预估控制研究开题报告

1. 研究目的与意义

目的：掌握Smith预估控制原理；掌握具有纯滞后补偿的数字控制器的结构组成；了解Smith预估对液位控制的作用。意义：在工业生产过程中，由于物料、能量的传输需要一定的时间从而造成一定的滞后问题，不能及时的调节被控变量。即使测量信号到达控制器，执行机构接受信号后立即动作，也需要经历一个滞后时间，才能影响被控变量。这样会产生一个较大的超调量和较长的调节时间，使过渡过程变坏，系统的稳定性降低。所以通过准确的测出滞后对系统造成的干扰，采用smith预估补偿相结合的方法，及时控制中水箱液位。

2. 国内外研究现状分析

研究状况：

目前关于smith控制器的研究主要是将smith控制器进行改良。随着控制理论的发展出现了很多的控制方法，从传统的PID控制到基于模型的smith预估控制、内模控制、最优控制、预测控制、自适应控制、鲁棒控制等以及无模型的模糊控制、神经网络控制、专家控制、综合智能控制。

3. 研究的基本内容与计划

内容：本实验系统被控量为中水箱（也可采用左水箱或右水箱）的液位高度。实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将液位变送器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制调节阀2的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI控制。计划：通过仿真实验多次测量纯滞后时间对液位的影响。如果模型是精确的，则可以用第一条反馈回路，实现将纯延迟环节移到控制回路的外边。如果模型是不精确的或是出现负荷扰动，则控制精度也就不能令人满意。为此，采用实现第二条反馈回路。这就是Smith预估器的控制策略。

4. 研究创新点

比较不同参数下纯滞后时间给系统带来的影响，并用多种方法整定实验参数。

研究大滞后情况下如何增加控制系统的动态性能及稳定性。