Smith预估控制算法设计仿真实验.pdf

Smith 预估控制算法设计仿真实验 实验目的 在控制算法学习的基础上，根据给定对象特性设计smith 预估控制器算法， 并利用 Matlab 软件进行仿真实验，同时与PID 算法控制算法进行比较，加深对 该控制算法的掌握和理解。 实验内容和要求 设广义被控对象为： 10 1 1 ( )( )( ) 1 Tss see H s G sG s e sTs 控制系统框图为： )(sGp + - y(s) R(s) p(s) + - e1 e2 y1(n) )1)( 0 s esG H(s)( 1 sG 0( ) s Gs e y(n) T T 取 T=1、=2、T1=2.88，经采样（ T=1s）保持后，其广义对象z 传递函数为 0 0.2934 ( ) 0.7066 Gz z ，而 2s e 转换为 2 个单位迟延。 控制器参数： Kp=0.5，Ki=0.2，Kd=0。 实验要求： (1) 设计 smith 预估控制算法，作给定值扰动和外部扰动响应实验，并绘制控制 器输出 P 和系统输出 y 响应曲线。 （2）被控对象不变，采用理想PID 进行给定值扰动和外部扰动响应实验，并绘 制控制器输出 P 和系统输出 y 响应曲线。 思考和讨论 （1）分析两类控制算法对带迟延对象的控制效果。 （2）根据实验分析Smith 预估控制算法的优点是什么，若采用PID 算法解决同 类问题效果如何？ Matlab 辅助设计软件 根据实验要求， 按照 smith 预估控制算法， 在 Matlab 中建立的仿真结构图为 具体操作步骤： 1、 启动Matlab； 2、 单 击 工 具 栏 中 的Simulink仿 真 图 标， 进 入 Simulink仿 真 环 境 3、新建仿真结构图，寻找模块，拖动到新建仿真结构图中 所涉及模块的位置： 加法器 Sum：在 Simulink/Math Operations子库中。 离散 PID 控制器 ：在 SimPowerSystems/Extra Library/DiscreteControl Blocks 子库中 。 离散传递函数Discrete Transfer Fcn：在 Simulink/Discrete子库中。 示波器 Scope：在 Simulink/Sinks 模型库中。 阶跃信号Step：在 Simulink/Sources 模型库中。 4、 修改模块参数。双击模块，在出现的窗口中设置参数。 新建 模块库 5、 连接模块。将光标移到一个模块的输出端() 按下鼠标左键拖动鼠标到另一个模块的输 入端 () ，松开鼠标左键就可以完成两个模块的连接。 6、 设置仿真参数，进行仿真。 在 Simulation 下拉菜单中设置仿真参数，单击工具栏中的Start Simulation 图标） ， 计算机开始仿真，示波器可显示出仿真曲线。 7、通过曲线，分析系统性能。