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并联直流变换器网络控制系统的信号传输时延补偿滑模控制器设计
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作者 王艳敏 袁世博 +1 位作者 张伟琦 杨铭洋 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第3期12-28,共17页
并联直流变换器的网络控制系统(NCS)受到信号传输时延的影响时会损失理想的输出性能。针对典型的并联Buck变换器,设计离散域内的滑模控制器(SMC)以增强系统的鲁棒性,从而保证变换器的均流输出性能。在此基础上分析了不同类型时延对变换... 并联直流变换器的网络控制系统(NCS)受到信号传输时延的影响时会损失理想的输出性能。针对典型的并联Buck变换器,设计离散域内的滑模控制器(SMC)以增强系统的鲁棒性,从而保证变换器的均流输出性能。在此基础上分析了不同类型时延对变换器NCS稳定性能的影响,并得到长/短时延对变换器NCS的实际影响特性。为进一步解决长时延对变换器NCS传输信号的损害问题,基于多步预估法对所设计的SMC控制器进行改进,对系统控制信号进行超前预测并建立缓冲区,从而有效预估与补偿NCS所丢失时延信号进而保证并联Buck变换器的输出性能,同时利用预估误差分析给出改进系统的稳定条件。仿真和实验验证所提方法的优越性,在0.6 ms时延情况,最大误差和上升时间分别减少37.4%、61.3%。 展开更多
关键词 并联直流变换器 网络控制系统 多步预估 传输时延 时延补偿 滑模控制
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基于Smith预估器的模糊PID调车自动驾驶系统速度控制研究 被引量:5
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作者 王浩然 王兴有 +1 位作者 盛玉 尚涛 《中国铁路》 北大核心 2024年第2期93-100,共8页
针对铁路站场调车作业的复杂性,研发基于调车的自动驾驶系统可降低劳动强度并提高车站作业效率,而速度控制策略是系统的重点和难点。根据调车牵引控制系统和制动控制系统特性,建立传递函数模型,并对模型参数的不稳定因素进行分析;利用Sm... 针对铁路站场调车作业的复杂性,研发基于调车的自动驾驶系统可降低劳动强度并提高车站作业效率,而速度控制策略是系统的重点和难点。根据调车牵引控制系统和制动控制系统特性,建立传递函数模型,并对模型参数的不稳定因素进行分析;利用Smith预估方法处理时滞系统的优势,结合模糊PID算法,设计基于Smith预估器的模糊PID控制器(简称新型控制器);通过模拟模型参数不稳定,分别使用阶跃响应曲线和司机实操速度曲线进行仿真,对比传统的PID控制器、模糊PID控制器与新型控制器的控制效果。结果表明:新型控制器适应能力更强,速度跟踪效果和停车精度都更高。 展开更多
关键词 调车ATO系统 SMITH预估 模糊控制 PID 速度控制
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基于Smith-模糊PID的风干区温度控制系统设计 被引量:1
3
作者 赵亮 陈惠贤 姚运萍 《控制工程》 北大核心 2025年第5期928-935,共8页
为实现硬胶囊生产线风干区域的温度精确控制,并解决惯性大、延时大等问题,提出了一种采用Smith-模糊PID控制器的温度控制系统。首先,根据生产线相关温度控制的经验和实际情况,构建温度控制系统的数学模型。其次,结合数学模型设计PID温... 为实现硬胶囊生产线风干区域的温度精确控制,并解决惯性大、延时大等问题,提出了一种采用Smith-模糊PID控制器的温度控制系统。首先,根据生产线相关温度控制的经验和实际情况,构建温度控制系统的数学模型。其次,结合数学模型设计PID温度控制器,利用模糊控制算法对PID的3个参数进行模糊自调节,进而引入Smith预估算法进行延时补偿,设计出Smith-模糊PID控制温度控制系统。最后,在MATLAB-Simulink中进行3种PID控制器的仿真比较。结果显示:Smith-模糊PID控制系统具有超调量基本为零、调节时间较快、稳定性更好的优点。再结合实验,整个过程中风干区温度被控制在(40±0.5)℃范围内,进一步证明了该温度控制方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 风干区 温度控制 模糊算法 Smith预估算法 MATLAB
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基于抗扰动Smith预估补偿的磨煤机出口风粉温度优化控制 被引量:1
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作者 陈刚 尹瑞麟 +2 位作者 范常浩 华山 孙立 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第9期131-139,共9页
“双碳”背景下,作为高能耗高排放的火电机组,其燃烧性能直接影响发电效率和碳排放量。锅炉燃烧优化控制对运行优化和灵活调峰是有重要意义。电站锅炉磨煤机的出口风粉温度控制面临大延迟、多干扰问题,对燃煤机组安全稳定运行具有重要... “双碳”背景下,作为高能耗高排放的火电机组,其燃烧性能直接影响发电效率和碳排放量。锅炉燃烧优化控制对运行优化和灵活调峰是有重要意义。电站锅炉磨煤机的出口风粉温度控制面临大延迟、多干扰问题,对燃煤机组安全稳定运行具有重要影响。基于Smith预估控制器,在补偿回路中增设反馈环节,实现了高效抗干扰,提升磨煤机风粉温度控制性能。通过Taylor级数展开和待定系数法求取模型近似转换参数,获得一阶惯性纯滞后模型,进而设计抗扰动型Smith预估补偿控制器。通过与单回路PID控制试验对比,发现Smith预估补偿控制算法可有效补偿控制对象的纯延迟滞后环节,单位阶跃响应超调量降低36.5%,调节时间缩短65.8%。相比经典Smith预估补偿控制算法,抗扰动Smith预估补偿控制算法可提高控制算法的抗扰动性能,并显著改善控制对象的动态特性,单位阶跃响应超调量减小44.7%,调节时间缩短15.7%。同时,实现了扰动最大偏差和收敛时间的降低。最后,在某660 MW超临界一次再热燃煤机组上应用该方法,实现了磨煤机出口风粉温度实际值对设定值的平稳跟踪,进一步验证了该方法的有效性。 展开更多
关键词 抗扰动 SMITH预估补偿 控制 模型转换 非线性规划
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基于全部参数自适应Smith预估补偿的永磁同步电机滑模前馈控制及扰动抑制 被引量:3
5
作者 朱其新 王嘉祺 朱永红 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期417-428,共12页
在永磁同步电机控制系统中,逆变器的延迟效应会降低系统的跟踪性能和稳定裕度。引入Smith预估补偿器可以补偿延迟环节对系统性能的影响,但Smith预估补偿器要求延迟时间和被控对象模型参数已知,这不符合实际情况。为此提出时变模型自适... 在永磁同步电机控制系统中,逆变器的延迟效应会降低系统的跟踪性能和稳定裕度。引入Smith预估补偿器可以补偿延迟环节对系统性能的影响,但Smith预估补偿器要求延迟时间和被控对象模型参数已知,这不符合实际情况。为此提出时变模型自适应预估方法,分别对延迟时间和被控对象模型参数进行自适应估计,实现Smith预估补偿器的全参数自适应。设计基于位置输出超前值预测和扰动抑制的滑模前馈控制器,与全参数自适应Smith预估补偿控制相结合,确保控制系统的全局稳定,降低系统对参数不确定的敏感性,并提高系统的抗扰性。仿真结果表明,与传统及多种改进的Smith预估补偿方法相比,该方法有着更高的跟踪精度,即使在非理想条件下,对参数不确定依然具有较强的鲁棒性,对随机扰动依然具有较强的干扰抑制能力。 展开更多
关键词 永磁同步电机 SMITH预估补偿 全参数自适应估计 位置输出超前值预测 滑模前馈控制
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大纯滞后系统的Smith—NN预估控制 被引量:8
6
作者 白瑞林 李军 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2000年第4期40-44,共5页
本文提出了一种基于神经网络技术的Smith -NN预估控制方法 ,旨在克服被控对象的时变性、非线性和不确定性给大纯滞后补偿带来的影响。经在我们研制的神经网络开发环境下的闭环NN控制器学习 ,Smith预估器设计 ,以及Smith -NN预估控制的... 本文提出了一种基于神经网络技术的Smith -NN预估控制方法 ,旨在克服被控对象的时变性、非线性和不确定性给大纯滞后补偿带来的影响。经在我们研制的神经网络开发环境下的闭环NN控制器学习 ,Smith预估器设计 ,以及Smith -NN预估控制的闭环测试 ,证明了该技术路线的可行性。同时 ,经大量的控制系统仿真实验 ,特别是对 pH过程、动态称重过程的实验研究 ,证明这是一种克服大纯滞后的有效方法。另外 ,该方法简捷 ,容易由基于汇编语言的智能仪表实现。 展开更多
关键词 smith-nn预估控制 控制系统 大纯滞后系统
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激光雷达快反镜扫描控制性能优化方法
7
作者 韩文 夏润秋 陈青山 《应用光学》 北大核心 2025年第4期750-757,共8页
远距离条件下激光雷达系统可以通过引入滤波器来提高快速反射镜(fast steering mirror,FSM,简称快反镜)的精度,但带来的延时问题会影响快反镜的控制性能。为了保持快反镜的响应速度并提高跟踪精度,提出了一种延时补偿线性二次型最优控... 远距离条件下激光雷达系统可以通过引入滤波器来提高快速反射镜(fast steering mirror,FSM,简称快反镜)的精度,但带来的延时问题会影响快反镜的控制性能。为了保持快反镜的响应速度并提高跟踪精度,提出了一种延时补偿线性二次型最优控制方法。该方法基于快反镜的动力学和电学模型构建了离散状态空间模型,通过引入近似一阶惯性环节的预估补偿器,结合状态反馈器和二次型性能指标进行最优控制。实验结果显示,与比例-积分-微分(proportion integr-ationdifferentiation,PID)控制相比,延时补偿线性二次型最优控制方法的阶跃时间提高了61.83%,X轴方向的跟踪精度提高了50.92%,Y轴方向的跟踪精度提高了29.98%,可以使扫描成像系统得到更加准确、可靠的观测数据。 展开更多
关键词 激光雷达 快速反射镜 预估补偿 线性二次型控制
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基于Smith-模糊PID解耦的固井水泥浆密度大滞后控制研究
8
作者 李勇 樊恒 +2 位作者 冀宇 程思达 蒙健升 《石油机械》 北大核心 2025年第7期32-41,共10页
固井水泥浆混浆系统具有非线性、时变性和大滞后特性,使得传统控制方法难以实现自动化固井装置的稳定和精确控制。为此,提出一种基于Smith预估补偿和模糊PID解耦控制的先进策略。通过对固井水泥浆混浆系统进行数学建模和耦合性分析,采... 固井水泥浆混浆系统具有非线性、时变性和大滞后特性,使得传统控制方法难以实现自动化固井装置的稳定和精确控制。为此,提出一种基于Smith预估补偿和模糊PID解耦控制的先进策略。通过对固井水泥浆混浆系统进行数学建模和耦合性分析,采用前馈补偿器预先对系统中可能出现的扰动进行补偿,有效降低耦合效应。继而设计了Smith-模糊PID解耦控制器,通过模糊逻辑调整PID参数,以适应系统的非线性和时变性特点,从而实现对密度的精确控制。利用MATLAB/Simulink平台进行仿真试验和抗干扰能力分析。研究结果表明:相较于Smith预估补偿和模糊PID控制,提出的Smith-模糊PID解耦控制算法在动态性能、稳态性能以及抗干扰能力方面具有显著优势,同时具有较强的鲁棒性。该控制策略能够有效减少超调量,加快系统调节速度,并提高系统稳定性,可为固井水泥浆密度精确控制提供一种有效的解决方案,对固井水泥浆混浆系统的智能化发展具有一定的理论指导作用。 展开更多
关键词 固井水泥浆 SMITH预估控制 密度控制 大滞后 模糊PID解耦
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基于Smith预估的纯滞后系统的控制 被引量:36
9
作者 朱晓东 王军 万红 《郑州大学学报(工学版)》 CAS 2004年第1期77-81,共5页
针对具有纯时间滞后的系统,分析了PID算法、Dahlin算法和Smith预估算法的特点,指出只要对Smith预估控制器进行适当的设计,就能等效于Dahlin算法.提出了利用Smith预估器补偿时间滞后,按Dahlin算法原理设计控制器的Dahlin-Smith算法和将Sm... 针对具有纯时间滞后的系统,分析了PID算法、Dahlin算法和Smith预估算法的特点,指出只要对Smith预估控制器进行适当的设计,就能等效于Dahlin算法.提出了利用Smith预估器补偿时间滞后,按Dahlin算法原理设计控制器的Dahlin-Smith算法和将Smith预估系统结构变换为内模控制器(IMC)结构,再按内模控制原理进行控制器设计的IMC-Smith算法.在模型匹配和失配情况下进行了仿真研究,结果表明,所提出的新控制算法在系统模型不精确的情况下,具有更好的稳定性和鲁棒性,对于大时间滞后系统是一种比较实用的控制方法. 展开更多
关键词 Smith预估 纯滞后系统 DAHLIN算法 内模控制 控制器设计
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具有可调增益前移的自适应预估控制及其在电厂DCS中的应用 被引量:20
10
作者 罗毅 田涛 +1 位作者 杨志远 宋春平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第10期84-88,共5页
在分析模型参考自适应预估控制系统 (MRAPC)的基础上 ,提出了一种改进算法 ,通过将自适应结构中可调增益前移的办法克服原算法在自适应过程中存在滞后的问题。同时还给出了该改进算法的全局收敛性分析结果。这一算法已在大坝电厂 30 0M... 在分析模型参考自适应预估控制系统 (MRAPC)的基础上 ,提出了一种改进算法 ,通过将自适应结构中可调增益前移的办法克服原算法在自适应过程中存在滞后的问题。同时还给出了该改进算法的全局收敛性分析结果。这一算法已在大坝电厂 30 0MW机组的主汽温、再热汽温、燃烧及协调等主要控制系统中得到成功应用 ,取得了良好的控制效果。 展开更多
关键词 电厂 DCS 自适应预估控制 可调增益前移
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Smith预估补偿控制策略在转炉煤气回收系统中的应用 被引量:13
11
作者 章家岩 马中海 +2 位作者 李绍铭 常发 郎佳红 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期628-633,共6页
通过分析转炉烟气生成机理和煤气回收工艺特点,以及影响回收效果重要参数,并针对转炉炉口压差控制系统对象具有非线性、纯滞后、不确定、干扰大的特点,提出了基于Smith预估补偿的非线性PID控制策略。应用此控制算法对实际转炉对象的辨... 通过分析转炉烟气生成机理和煤气回收工艺特点,以及影响回收效果重要参数,并针对转炉炉口压差控制系统对象具有非线性、纯滞后、不确定、干扰大的特点,提出了基于Smith预估补偿的非线性PID控制策略。应用此控制算法对实际转炉对象的辨识模型进行仿真分析,并投入应用,结果表明此控制策略能够明显地改善控制系统的动态品质和抗干扰性能,达到了较好的生产应用效果。 展开更多
关键词 SMITH预估 非线性PID 差压控制 煤气回收
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预估Fuzzy-PID在中央空调控制系统中的应用 被引量:10
12
作者 庞丽萍 王浚 刘旺开 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期757-761,共5页
电加热常作为中央空调的末端设备置于被调节房间风道入口处 ,微调加热以提高温度控制精度 ,为此提出一种电加热温度控制方法 ,采用预估Fuzzy PID复合控制算法 ,通过对加热功率的调节进行闭环控制 ,实现控制点温度的稳定控制 .新的控制... 电加热常作为中央空调的末端设备置于被调节房间风道入口处 ,微调加热以提高温度控制精度 ,为此提出一种电加热温度控制方法 ,采用预估Fuzzy PID复合控制算法 ,通过对加热功率的调节进行闭环控制 ,实现控制点温度的稳定控制 .新的控制算法结合了smith预估控制、Fuzzy和PID控制器的优点 .在MATLAB环境中仿真预估Fuzzy PID控制中央空调末端电加热 ,结果表明该控制方法能提高温度稳定性并降低能耗 ,控制精度达到± 0 .1℃ . 展开更多
关键词 中央空调 温度控制 FUZZY-PID控制 smith预估 滞后
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状态反馈预估控制 被引量:57
13
作者 袁璞 左信 郑海涛 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 1993年第5期569-577,共9页
本文给出了具有状态变量反馈的预估控制算法,该算法使系统突破了内模控制(IMC)的框架,可用于不稳定的被控对象,抑制干扰的能力也得到提高,本文分析了闭环预估控制系统的特点,给出了稳定的必要和充分条件。
关键词 状态反馈 预估控制
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一种新的模糊内模预估控制器及应用 被引量:12
14
作者 刘暾东 杨智 方廷健 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期607-610,共4页
对不确定时滞系统 ,提出了一种新的模糊内模预估控制方法 .它的最大特点是采用智能化的模糊模型预估器作为被控过程的内部模型 ,对实际输出起预测作用 ,从而克服时滞对系统带来的不利影响 .同时 ,根据预测误差建立一模糊内模控制器 ,在... 对不确定时滞系统 ,提出了一种新的模糊内模预估控制方法 .它的最大特点是采用智能化的模糊模型预估器作为被控过程的内部模型 ,对实际输出起预测作用 ,从而克服时滞对系统带来的不利影响 .同时 ,根据预测误差建立一模糊内模控制器 ,在线修正、补偿被控过程的模型失配 .数字仿真和电阻炉温度实时控制结果表明 ,这种控制方法优于常规控制方法 ;有一定的实用前景 . 展开更多
关键词 模糊内模预估控制 时滞系统 实时控制 数学模型 控制策略
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基于Smith预估补偿的连铸结晶器液位控制策略 被引量:6
15
作者 章家岩 钱宏 +1 位作者 冯旭刚 李绍铭 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第16期1947-1951,共5页
连铸结晶器液位控制系统具有非线性、强耦合和纯滞后等特点,且扰动因素较多,因而传统控制方案难以获得满意的效果。通过研究基于Smith预估补偿的非线性PID控制策略,在对连铸结晶器液位控制系统的辨识模型进行MATLAB仿真分析的基础上,将... 连铸结晶器液位控制系统具有非线性、强耦合和纯滞后等特点,且扰动因素较多,因而传统控制方案难以获得满意的效果。通过研究基于Smith预估补偿的非线性PID控制策略,在对连铸结晶器液位控制系统的辨识模型进行MATLAB仿真分析的基础上,将该控制策略应用于生产实践。结果表明:该控制策略能够明显地改善控制系统的动态品质和抗干扰性能,取得了较好的应用效果。 展开更多
关键词 连铸 结晶器 液位控制 SMITH预估补偿 非线性PID控制
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基于Dahlin-Smith预估补偿的常压加热炉温度控制系统 被引量:11
16
作者 刘川来 杨朋飞 宁通 《电子测量与仪器学报》 CSCD 2009年第2期89-93,共5页
针对含有纯滞后的常压加热炉温度串级控制系统,按照Dahlin算法将副回路设计为一阶加纯滞后环节,提出了带Dahlin-Smith预估补偿的前馈串级控制方案。前馈补偿可有效消除主回路中进料干扰的影响,副回路引入Dahlin-Smith预估器将纯滞后移... 针对含有纯滞后的常压加热炉温度串级控制系统,按照Dahlin算法将副回路设计为一阶加纯滞后环节,提出了带Dahlin-Smith预估补偿的前馈串级控制方案。前馈补偿可有效消除主回路中进料干扰的影响,副回路引入Dahlin-Smith预估器将纯滞后移出副环,主回路再次引入smith预估克服了副回路移到主环的纯滞后的影响。仿真表明该方案比一般的Smith加串级PID控制具有更好的鲁棒性。 展开更多
关键词 前馈控制 串级控制 Dahlin-Smith预估算法
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基于增益自适应Smith预估器的鲁棒AQM拥塞控制算法 被引量:7
17
作者 向少华 胥布工 +1 位作者 彭达洲 武塞 《华南理工大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第9期40-44,共5页
根据Lyapunov渐近稳定定理,提出了一种基于增益自适应Sm ith预估器的鲁棒主动队列管理(AQM)拥塞控制算法(GAS-PI).该算法结构简单,具有良好的鲁棒性和网络控制性能,同时克服了大时滞给队列稳定性造成的不利影响.仿真结果表明:采用GAS-P... 根据Lyapunov渐近稳定定理,提出了一种基于增益自适应Sm ith预估器的鲁棒主动队列管理(AQM)拥塞控制算法(GAS-PI).该算法结构简单,具有良好的鲁棒性和网络控制性能,同时克服了大时滞给队列稳定性造成的不利影响.仿真结果表明:采用GAS-PI算法,对于限制系统振荡超调量的作用非常明显,同时能使网络具有更快的响应速度及更平稳的队列———在HTTP扰动和负载变动较大的情况下,算法使得缓存队列迅速收敛到稳定值;当网络时延增大时,算法能使网络的动态性能依然保持良好. 展开更多
关键词 拥塞控制 主动队列管理 大时滞 增益 SMITH预估
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模糊自适应Smith预估控制及其应用 被引量:17
18
作者 刘欣 尹绍清 肖顺达 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 1993年第4期399-403,共5页
为了改善具有时变及大纯滞后系统的控制品质,本文提出了一种模糊自适应Smith预估控制方法,此方法将模糊控制、自适应及Smith预估控制之长处综合在一起,在一定程度上弥补了上述三者各自的不足,通过仿真和在窑温控制中实时运行,取得了满... 为了改善具有时变及大纯滞后系统的控制品质,本文提出了一种模糊自适应Smith预估控制方法,此方法将模糊控制、自适应及Smith预估控制之长处综合在一起,在一定程度上弥补了上述三者各自的不足,通过仿真和在窑温控制中实时运行,取得了满意的效果。 展开更多
关键词 模糊控制 自适应 Smith预估
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面向目标的 FACTS 设备智能预估控制方法(四) 被引量:4
19
作者 卢强 孙元章 +1 位作者 沈沉 梅生伟 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 1998年第7期49-53,共5页
面向目标的FACTS设备智能预估控制方法(四)卢强孙元章沈沉梅生伟清华大学电机系,100084北京TARGETORIENTEDINTELLIGENTPREDICTIVE┐EVALUATINGCONTROLMETHOD... 面向目标的FACTS设备智能预估控制方法(四)卢强孙元章沈沉梅生伟清华大学电机系,100084北京TARGETORIENTEDINTELLIGENTPREDICTIVE┐EVALUATINGCONTROLMETHODFORFACTSDEVICES(P... 展开更多
关键词 电力系统 FACTS设备 智能预估控制 控制
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基于Smith预估的模糊自适应主汽温控制系统 被引量:14
20
作者 平玉环 管志敏 李宗耀 《中国电力》 CSCD 北大核心 2018年第11期9-14,共6页
针对火电厂主汽温被控对象大滞后、大惯性、模型不确定,采用常规的串级PID控制难以获得良好控制效果的特点。结合模糊理论与Smith预估技术,提出了基于Smith预估的模糊自适应主汽温控制系统,即采用Smith预估内回路广义被控对象,以模糊自... 针对火电厂主汽温被控对象大滞后、大惯性、模型不确定,采用常规的串级PID控制难以获得良好控制效果的特点。结合模糊理论与Smith预估技术,提出了基于Smith预估的模糊自适应主汽温控制系统,即采用Smith预估内回路广义被控对象,以模糊自适应控制器对预估后的广义被控对象进行控制。该控制系统容易实现,对工况变化具有良好的自适应性。对某主汽温系统5种工况进行仿真,结果表明该控制方案具有较强的鲁棒性和抗干扰能力。此外,该控制方法在现有的集散控制系统和现场总线控制系统中容易实现,不需要增加硬件投资,具有较高的工程应用价值。 展开更多
关键词 主蒸汽温度 模糊自适应 SMITH预估 系统仿真 多模型控制
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