【正文】 LsesRsY ?? )()( (32) 因此，含有純滯后環(huán)節(jié)的系統(tǒng)傳遞函數(shù)為： LsesR sYsG ?? )( )()( (33) 在工業(yè)自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，除被控對象外，常常還包括測量變送器、調(diào)節(jié)閥和傳感器等。 G1（ s） 和 G2（ s） 所描述的為穩(wěn)定系統(tǒng)； G3(s)和 G4（ s） 所描述的為不穩(wěn)定系統(tǒng)。具有時滯特性的控制對象是非常普遍的，由于滯后環(huán)節(jié)的存在，使得整個系統(tǒng)的控制品質(zhì)變壞甚至引起閉環(huán)系 統(tǒng)的不穩(wěn)定，控制量不能及時的反映到被控對象上，從而造成控制系統(tǒng)在超調(diào)量、靜態(tài)誤差、調(diào)節(jié)時間變長等方面造成顯著的影響。 另一方面，時滯工業(yè)對象本身往往為一個個分布參數(shù)系統(tǒng)，數(shù)學模型難以確定，又往往存在大量的不確定因素，如環(huán)境的動態(tài)變化大、強隨機干擾、 檢測困難、過程噪聲難以消除、難以保證長期運行的穩(wěn)定性與可靠性等以上因素使得控制非常困難。 PID 控制由比例、積分、微分三個典型環(huán)節(jié)組合而成。因此比例系數(shù) pk 選擇必須適當，才能取得過渡時間少、靜差小而又穩(wěn)定的效果?？梢?，積分部分的作用是消除系統(tǒng)的偏差。 DT 越大，則它抑制 e（ t） 變化的作用越強； DT 越小，則它抑制 e（ t） 變化的作用越弱。積分分離 PID 控制算法的表達式為： ? ????? ))]1()(()()([)( kekekeTTkekku Ip 式中： u(k)—采樣時刻 k 的輸出值； e(k)—采樣時刻 k 時的偏差值； e(k1)—采樣時刻 k1 時的偏差值。 u(k)大幅度變化會引起執(zhí)行機構位置的大幅度變化，這種情況在生產(chǎn)中是不允許的，在某些重要場合還可能造成重大事故。 由于計算機輸出增量，所以誤動作時影響較小； 手動 /自動切換時沖擊小，便于實現(xiàn)無擾動切換。因此，在選擇時不可一概而論，一般認為在以晶閘管為執(zhí)行機構或在控制精度要求 高的系統(tǒng)中，可采用位置式算法，而在以步進電機或電動閥門作為執(zhí)行機構的系統(tǒng)中，則可采用增量控制算法。其原理圖如圖 32 所示： 北京理工大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 17 圖 32 smith 預估補償控制原理 對于圖 32 所示的控制系統(tǒng)， W(s)表示控制器的傳遞函數(shù)， sp esG ??)( 表示被控對象的傳遞函數(shù)， )(sGP 表示被控對象中不包含純滯后比分的傳遞函數(shù)，sZ esG ???)( 為被控對象純滯后部分的傳遞函數(shù)，則 sp TKsG ??1)( Smith補償原理是與 W(s)并聯(lián)一個補償環(huán)節(jié)，用來補償被控對象中的純滯后部分。所以，常規(guī) Smith 預估控制系統(tǒng)在實際中難以得到廣泛北京理工大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 18 的應用。所以 ,一般的 Smith 預估控制系統(tǒng)難以在實際中得到真正的應用。當溫度偏差較大時采用 Fuzzy 控制，響應速度快，動態(tài)性能好；當溫度偏差較小時采用 PID 控制，使其靜態(tài)性能好，滿足系統(tǒng)控制精度。 MATLAB 的內(nèi)核采用 C 語言編寫，除具有數(shù)值計算功能外 ,還具備了數(shù)據(jù)圖視等功能它的簡潔和高效對控制理論以及計算機輔助設計起到了巨大的推動作用。 MATLAB 系統(tǒng)構成 MATLAB 開發(fā)環(huán)境是由 MATLAB 開發(fā)環(huán)境、 MATLAB 數(shù)學函數(shù)庫、MATLAB 語言、 MATLAB 圖形處理系統(tǒng)和 MATLAB 應用程序接口（ API）五大部分構成。 MATLAB 數(shù)學函數(shù)庫 MATLAB 數(shù)學函數(shù)庫包括了大量的計算算法，從基本算法（如加法、正弦等）到復雜算法，如矩陣求逆、貝濟埃函數(shù)、快速傅里葉變換等。它包括強力的二維、三維圖形函數(shù)，圖像處理和動畫顯示等函數(shù)。 所謂模型化圖形輸入是指 Simulink 提供了一些按功能分類的 基本系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入、輸出及模塊的功能，而不必考慮模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的，通過對這些模塊的基本調(diào)用，再將它們連接起來就可以構成所需的系統(tǒng)模型（保存為 .mdl文件），進而進行仿真與分析。 使用 MATLAB 圖形界面工具建立模糊控制器 MATLAB 的模糊邏輯工具箱提供了兩種建立模糊系統(tǒng)的方法：一種是命令行方法，另一種是圖形界面工具法，對于 MATLAB 的模糊邏輯工具箱主要包括五大組成部分，即：模 糊推理系統(tǒng)編輯器 Fuzzy、隸屬函數(shù)編輯器 Mfedit、模糊北京理工大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 22 規(guī)則編輯器 Ruleedit、模糊規(guī)則觀察器 Ruleview、模糊推理輸入輸出曲面視圖Sufview 五大部分組成。 （ 3） 雙擊上圖的輸入框圖， 即可調(diào)出隸屬度函數(shù)編輯器。而用的最多二維輸入的模糊控制器不是 PI 就是 PD 型，不是過渡品質(zhì)不好，就是不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，存在著其控制品質(zhì)粗糙和精度不高等弊病。 從仿真結果可以看出，采用 Fuzzy Smith 控制減小了上升時間和調(diào)節(jié)時間，并極大地降低了系統(tǒng)的超調(diào)量。 北京理工大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 27 參考文獻 [1]陳衛(wèi)東 , 陳亞霖 .基于 SmithFuzzy 控制器的糧庫溫濕度測控算法 [J].河南工業(yè)大學學報 (自 然科學版 ),20xx,(01)29—31. 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TTKK DPD ? 增量式 PID 與位置式 PID 相減得： 北京理工大學 20xx 屆本科生畢業(yè)設計（論文） 16 )2()1()( )]2()1(2)([)]1()([)( ????? ????????? kCekBekAe kekekeKkekeKku DP 式 中TTKCTTKBTTTTKA DPDPDIP ???