摘 要：工業(yè)過(guò)程中，有許多大時(shí)滯控制對(duì)象。本文以溫度控制系統(tǒng)為被控對(duì)象，針對(duì)溫控裝置大時(shí)滯的特點(diǎn)，選擇Smith預(yù)估器結(jié)合ADRC的控制算法。Smith預(yù)估器用于消除大時(shí)滯造成的影響，同時(shí)改善加熱裝置的動(dòng)態(tài)性能。ADRC可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)靜差。仿真及實(shí)驗(yàn)表明，這套算法是有效且可行的。 關(guān)鍵詞：自抗擾控制器（ADRC）；Smith預(yù)估器；大時(shí)滯系統(tǒng) Abstract: The large-lag systems exist widely in industrial field. In this paper, the ADRC-Smith predictor is used to deal with a large-lag system. The Smith predictor serves to eliminate the impact of large lagging, while ADRC controller is utilized to minimize the static error. The application result shows that the algorithm is efficient and feasible. Key words: Auto Disturbance Rejection Controller, Smith Controller, Large-lag System 1．引言 在化工、釀造、制藥、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，經(jīng)常要求將具有較大時(shí)滯的溫控裝置控制在設(shè)定溫度值。所以，對(duì)這類大時(shí)滯對(duì)象的研究是具有重大的實(shí)際意義。 對(duì)大時(shí)滯的被控對(duì)象而言，最大特點(diǎn)是當(dāng)前施加的控制作用要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的延時(shí)才能反映到輸出端，輸出因此不能及時(shí)反映出過(guò)程的變化。傳統(tǒng)的方法之一是使用Smith預(yù)估器對(duì)大時(shí)滯對(duì)象進(jìn)行補(bǔ)償，然后使用常規(guī)PID進(jìn)行控制。韓京清[sup][ 1 ][/sup]教授提出的ADRC是不依賴于被控對(duì)象精確模型的、能夠替代PID控制技術(shù)的、新型實(shí)用數(shù)字控制技術(shù)。ADRC結(jié)合Smith預(yù)估器將是解決大時(shí)滯被控對(duì)象的新途徑。 2．ADRC-Smith預(yù)估器原理 2.1 Smith預(yù)估器原理[sup][ 2 ][/sup] 原理圖如下： 2.2 自抗擾控制器形式[sup][ 1，4 ][/sup] 自抗擾控制器技術(shù)的核心是把系統(tǒng)的未建模動(dòng)態(tài)和未知外擾作用都?xì)w結(jié)于對(duì)系統(tǒng)的“總擾動(dòng)”而進(jìn)行估計(jì)并給予補(bǔ)償。一階自抗擾控制器由倆部分組成：擴(kuò)張狀態(tài)觀測(cè)器（ESO），其作用是給出對(duì)象狀態(tài)變量估計(jì)值及系統(tǒng)模型和外擾實(shí)時(shí)總和作用的估計(jì)值，這個(gè)實(shí)時(shí)估計(jì)值的補(bǔ)償作用使被控對(duì)象化為“積分器串聯(lián)型”；利用非線性狀態(tài)誤差反饋（NLSEF）對(duì)被化成“積分器串聯(lián)型”的對(duì)象進(jìn)行控制。 4．結(jié)論 仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，ADRC-Smith預(yù)估器可以控制大時(shí)滯溫控裝置，具有無(wú)超調(diào)、穩(wěn)態(tài)精度高等優(yōu)點(diǎn)。由圖3、圖4可以看出，在同一套參數(shù)下，模型失配10%并沒(méi)有對(duì)控制效果產(chǎn)生太大的影響，可見(jiàn)，此算法對(duì)模型失配有一定的魯棒性。與文獻(xiàn)[3，5]中對(duì)大時(shí)滯對(duì)象采用二階或三階ADRC相比，本文ADRC的階次只有一階，這樣需要調(diào)節(jié)參數(shù)少，更易于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 參考文獻(xiàn) [1] 自抗擾控制器技術(shù) 韓京清 前沿科學(xué) 2007.1 [2] 串級(jí)-Smith預(yù)估控制在溫度大滯后系統(tǒng)中的應(yīng)用 陳莉，張峰 儀表技術(shù) 2007.2 [3] 大純滯后純積分對(duì)象的二階自抗擾控制 要曉梅，王慶林，韓京清 控制技術(shù) 2002.11 [4] 一般工業(yè)對(duì)象的二階自抗擾控制 要曉梅，王慶林，劉文麗，劉瑞英 控制工程 2002.9 [5] 大時(shí)滯系統(tǒng)的自抗擾控制 韓京清，張文革 控制與決策 1999.7