【正文】 動校正預估器增益的信號[13]。針對這種情況，因此采用了改進的Smith 預估補償對系統(tǒng)進行控制。假若系統(tǒng)中無此補償器，則由控制器輸出到被控量之間的傳遞函數(shù)為 （43）式（43）表明，受到控制作用之后的被控量要經過純遲延之后，才能返回到控制器。式中 為純比例作用下的臨界振蕩周期，則 (37)這樣，整個問題都簡化為只要整定一個參數(shù) 。PID參數(shù)的工程整定法（1）擴充臨界比例度法1）選擇合適的采樣周期。3）增量型算法算式中不出現(xiàn)u0項，易于實現(xiàn)手動到自動的切換。數(shù)字PID位置型控制算法數(shù)字PID位置型控制算法為 (32)式（412）表示的控制算法提供了執(zhí)行機構的位置u(k),所以被稱為數(shù)字PID置型控制算法。第三章 數(shù)字PID控制理論 PID控制算法PID是按偏差的比例、積分和微分進行控制的一種控制規(guī)律[6]。于是產生了前后設備之間的供求矛盾和協(xié)調問題。要求前饋控制器的校正作用使被控變量的靜態(tài)和動態(tài)誤差都接近或等于零。當干擾出現(xiàn)以后，被控變量還未變化時，前饋控制器（也稱前饋補償裝置）就根據干擾的幅值和變化趨勢對操縱變量進行控制，來補償干擾對被控變量的影響，所以相對于反饋控制，前饋控制是比較及時的。在生產過程中經常需要兩種或兩種以上的物料以一定的比例進行混合或參加化學反應。主控制器一般選用PID控制規(guī)律，副控制器一般可選P控制規(guī)律。 加熱爐溫度串級控制系統(tǒng)結構方框圖 串級控制系統(tǒng)的特點1） 改善了對象特征，起了超前控制的作用2） 改善了對象動態(tài)特性，提高了工作頻率3） 提高了控制器總放大倍數(shù)，增強了抗干擾能力4） 具有一定的自適應能力，適應負荷和操作條件的變化 串級控制系統(tǒng)的設計設計原則：1） 在選擇副參數(shù)時，必須把主要干擾包含在副回路中，并力求把更多的干擾包含在副回路中。 常用復雜控制系統(tǒng) 串級控制系統(tǒng)但是，由于加熱爐時間常數(shù)大，而且擾動的因素多，單回路反饋控制系統(tǒng)不能滿足工藝對加熱爐溫度的要求。根據實驗測試，并作了一些簡化，可以用一階環(huán)節(jié)加時滯來近似，即 (21)其時間常數(shù)和時滯時間與爐膛容量大小及工藝介質停留時間有關[5]。加熱爐工藝過程為：被加熱物料流過排列爐膛四周的管道后，加熱到爐工藝所要求的溫度。為了改善純滯后對系統(tǒng)帶來的不良影響,將預估法用于此類系統(tǒng)中, Smith預估法也叫純滯后補償法,設計的目標是引入一個純滯后環(huán)節(jié) ,即Smith預估器,與被控對象相并聯(lián),使補償后的被控對象的等效傳遞函數(shù)不包括純滯后項 ，基于Smith預估器的溫控系統(tǒng)能有效克服大純滯后對控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,且實現(xiàn)簡單,可靠性好。非時滯變結構控制系統(tǒng)的研究己形成較完整的理論體系，而時滯變結構控制理論是一個具有潛力的研究方向。模糊算法在時滯系統(tǒng)中的應用大致有以下幾個方面[4]:l)模糊Smith控制控制器，它一般是由Smith預估器解決對象的時滯問題，模糊控制器控制對象的大慣性環(huán)節(jié)。另一種是在參數(shù)整定上的改進，這種方法將 項通過泰勒多項式展開用魯棒性能指標及其他的指標函數(shù)對控制器進行解析設計，或者對其中的控制參數(shù)進行魯棒調整，還有的方法是對Smith預估系統(tǒng)的反饋傳遞函數(shù)進行改進,以增強它的魯棒性和穩(wěn)定性。基于模型的方法有smith預估補償控制、最優(yōu)控制、自適應控制、動態(tài)矩陣預報控制、預測控制、滑模變結構控制、魯棒控制等。在純滯后過程中，由于過程控制通道中存在的純滯后，使得被控量不能及時反映所承受的擾動。本文研究的重點是設計與實現(xiàn)適用于燃燒控制過程的控制規(guī)律和控制算法。內蒙古工業(yè)大學本科生畢業(yè)設計說明書 本科畢業(yè)設計說明書（題 目：基于改進型Smith控制的加熱爐溫度控制系統(tǒng)設計二 〇 一 一 年 六 月內蒙古工業(yè)大學本科畢業(yè)設計說明書摘 要大遲延對象的控制一直是控制領域研究的焦點問題。具體討論了純滯后系統(tǒng)的Smith預估器及工程實現(xiàn)方法，著重對這種控制算法進行了較深入的討論，并提出了一種改進型Smith預估控制器，該控制器把自適應控制與史密斯預估器有機地結合起來，實現(xiàn)對控制系統(tǒng)的參數(shù)自整定，而且還通過仿真對設計和改進的結果進行了分析。因此這樣的過程必然會產生較明顯的超調量和需要較長的調節(jié)時間，被認為是較難控制的過程，其控制難度將隨著純滯后占整個過程動態(tài)時間參數(shù)的比例增加而增加。無模型方法有模糊smith控制、模糊自適應控制、模糊PD控制、神經網絡控制、專家控制等。（2）神經網絡具有自組織和自學習的特點，它可以任意精度逼近非線性函數(shù)，可進行在線和離線學習，容錯性比較強。2)模糊預估控制方法，它是在模糊控制的基礎上，進行并聯(lián)模糊補償。迄今為止，時滯系統(tǒng)的變結構控制理論的研究仍處于萌芽和興起階段，成果較少，有待于進一步完善。使閉環(huán)系統(tǒng)的指標達到最佳。在加熱用的燃料油管道上裝有一個調節(jié)閥，用以控制燃料油流量，以達到控制溫度的目的。本文針對的是河北唐山某軋鋼廠加熱爐溫度控制系統(tǒng), 其被控對象的傳遞函數(shù)為:(22) 簡單控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)（單回路控制系統(tǒng)）是指由一個受控對象、一個測量變送器、一個控制器和一個執(zhí)行機構（控制閥）所組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)。為了提高控制質量，采用串級控制系統(tǒng)，運用副回路的快速作用，有效地提高控制質量，滿足生產要求。2） 選擇副參數(shù)，進行副回路的設計時，應使主、副對象的時間常數(shù)適當匹配。（2） 主、副控制器正、反作用方式的確定。在需要保持比例關系的兩種物料中，往往其中一種物料處于主導地位，稱為主物料或主動量F1，而另一種物料隨主物料的變化呈比例的變化，稱為從物料或從動量F2。前饋控制系統(tǒng)的幾種結構形式1） 靜態(tài)前饋控制系統(tǒng)前饋控制器的輸出信號是按干擾大小隨時間變化的，它是干擾量和時間的函數(shù)。顯然這種控制規(guī)律是由對象的兩個通道特性決定的，由于工業(yè)對象的特性千差萬別，如果按對象特性來設計前饋控制器的話，將會種類繁多，一般都比較復雜，實現(xiàn)起來比較困難。解決前后工序供求矛盾，使液面和流量的變化互相兼顧均勻變化，這就是均勻控制系統(tǒng)的目的。它具有原理簡單、易于實現(xiàn)、參數(shù)整定方便、結構改變靈活、適應性強等優(yōu)點，在連續(xù)系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。數(shù)字PID增量型控制算法由式（412）可看出，位置型控制算法不夠方便，這是因為要累加偏差e(j),它不僅要占用較多的存儲單元，而且不便于編寫程序，為此可對上式進行如下改進。 PID的參數(shù)整定數(shù)字PID控制器參數(shù)整定的任務是確定 、 、 和采樣周期[7]。2）投入純比例控制，逐漸增大比例系數(shù) ，使控制系統(tǒng)出現(xiàn)臨界振蕩。改變其值，觀察控制效果，直到滿意為止。若系統(tǒng)采用預估補償器，則控制器與反饋到控制器的之間的傳遞函數(shù)是兩個并聯(lián)通道之和，即 （44）為使控制系統(tǒng)的反饋信號不延遲，且等于則要求（44）式為 （45）從（45）式便可得到預估補償器的傳遞函數(shù)為 （46）一般稱（46）式表示的預估器為Smith預估器,。 改進型Smith控制理論 增益自適應補償方案Smith預估補償控制實質上是PID調節(jié)器連續(xù)的向補償器傳遞，作為輸入而產生補償器輸出。RYF——A/BAB 增益自適應Smith預估補償控制 由上圖得： （410） （411） （412）