·488· 北京科技大学学报 2000年第5期 ae18g (20) k 1-st/2 G-(s)=]+Tos'1+st/2 (24) 因此，可将图4转变成另一种等价结构，（图5）. 由式(2)可得控制器为 图5的结构与图1是一致的，即图5是一 0w-298 (25) d(z) 其中，入'是一个可调参数，其值将影响闭环系统 z) ya) 的响应速度和鲁棒性能.因此，通过调整入'的 D.) G(2)zN 值，使闭环系统的性能满足控制系统设计要求. G(z)z-R 5 结论 内模控制与Dahlin控制器、Smith预估器在 图5图4的等价形式 一定程度上具有等价关系.在模型精确时内模 Fig.5 Equivalent representation of Fig.4 控制和Dahlin控制器是完全等价的.另外，由于 种内模控制结构.但是，尽管Smith预估器具有 Dahlin控制器有一个可调整参数，因此具有一 内模控制结构，却没有考虑在模型和被控对象 定的鲁棒性，Smith预估器对纯滞后具有很好的 失配以及受到干扰时的处理办法.因此，可以按 补偿作用，但从Smith预估器的基本结构上看， 图5的结构，用内模控制的方法来设计Smith预 它并没有考虑模型失配时的系统的鲁棒性和可 估器，从而提高它的鲁棒性 实现性，而内模控制则充分考虑到这一点.同时 我们也看到，Smith预估器与内模控制在结构上 4滞后过程的IMC设计步骤 有相似性，因此可以在这种相似结构的基础上， 应用内模控制设计的方法来设计Smith控制器， 下面以过程控制中常见的一阶加时延过程 为例说明基于MC的设计方法.对于具有时滞 以提高Smith预估器的鲁棒性能. x、时间常数T,和增益k的一阶对象为 参考文献 c0品 (21) 1 Smith O J.A Controller to Overcome Dead Time.ISA 1959,6(2):28 第一步将模型(21)按式(4)的要求进行分解， 2 Dahlin E B.Designing and Tuning Digital Controllers.In- 显然， st&Contr Sys,1968,41(7):77 k G.(S)=1+Ts (22) 3 Palmor Z J.Stability Properties of Smith Dead-time Com- pensator Controllers.Int J Control,1973,32:937 第二步按式（⑤）设计MC控制器.设滤波器 4张卫东，许晓鸣，孙优贤.单变量Dahlin控制器设计 为fs)=1/(1+1s),其中1为时间常数，则IMC控 的新方法。自动化学报，1999,25(3)：361 制器为 5 Laughlin DL,DE Rivera,M.Morari.Smith Predictor De- 0-得- (23) sign for Robust Performance.Int J Control,1987,46:477 6 Garcia C E,Morari M.Interal Model Control 1.A Unify- 第三步按式(2)求出图2中的反馈控制器 ing Review and Some New Results.Ind Eng Chem Pro D(s).首先把对象模型Gm(s)中的时间延迟e" Des,1982,21(2):308 用一阶Pade近似，即 Analysis for Dead Time Compensation Schemes ZHENG Ke,SUN Yikang Research Institute of Automatic Control,UST Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT An analytical approach is presented based on Internal Model Control for the analysis of Smith predictor and Dahlin controller,and show that they are equivalent in some cases.An example is included to il- lustrate the designing based on IMC for dead time process. KEY WORDS dead time;internal model control;smith predictor;dahlin controller北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 。 ‘ 。 例习 认脚 石尿雨 氏 一 因 此 ， 可将 图 转变成 另 一种 等价 结构 ， 图 图 的 结 构 与 图 是 一 致 的 ， 即 图 是 一 试习 由式 可 得控制器 为 未斋群兴留 竺由 钊几石 一万 氛伪卜 一” 只幻 其 中 ， 入 ‘ 是 一个可 调 参数 ， 其值将影 响 闭环 系统 的 响 应速度和 鲁棒 性 能 因 此 ， 通过调 整 入 ’ 的 值 ， 使 闭环 系统 的性 能满足控制系统 设计要求 图 图 的等价形式 馆 ， 论 种 内模 控 制 结 构 但是 ， 尽 管 预估 器 具 有 内模控 制 结构 ， 却 没 有考虑 在 模 型 和 被控对 象 失配 以及受到干扰 时 的处 理 办法 因此 ， 可 以按 图 的 结构 ， 用 内模控制 的方法来设 计 预 估 器 ， 从而 提 高它 的鲁棒性 滞后过程 的 设计步骤 下 面 以过程控制 中常见 的一 阶加 时延过 程 为 例 说 明基 于 的设计 方法 对 于 具 有 时滞 、 时 间 常 数 和 增 益 的一 阶对 象 为 氏 一 ” 第一步 将模型 按式 显然 ， 的要求进行分解 ， 。 一 第 二 步 按 式 设计 控制器 为八 ‘ 以 ， 其 中 又为 时 间常数 ， 制 器 为 设滤波器 则 控 。 ‘ 。 、 巡且一 卫土二兰 刀洲， 、 ‘ ， 乍异 下六于茶长 以 、 ‘ 产 第 三 步 按 式 求 出 图 中 的反 馈控 制 器 首 先把对象模 型 中 的时 间 延 迟 一 ” 用 一 阶 配 近似 ， 即 结论 内模控制 与 控制器 、 预估器在 一 定 程度 上 具 有等价关 系 在模型精确 时 内模 控制 和 耐 控制 器是完全等 价 的 另外 ， 由于 控制器有一个可 调 整参 数 ， 因此 具 有 一 定 的鲁棒性 预估 器对纯滞后 具 有 很好 的 补偿 作用 ， 但 从 预 估器 的基本 结构上看 ， 它 并 没有考虑 模 型 失配 时 的系统 的鲁棒性和 可 实现性 ， 而 内模控制则充分考虑 到这 一 点 同时 我 们 也 看到 ， 预估器 与 内模控制在 结构上 有相似性 ， 因此可 以在这种相 似结构 的基础上 ， 应用 内模控制设计 的方法来设计 控制器 ， 以提 高 预 估 器 的鲁棒性 能 参 考 文 献 让 ， ， ， ， ， 张卫 东 ， 许晓鸣 ， 孙优贤 单变量 目 控制器 设计 的新方法 自动 化学报 ， ， ， 几 拍时 ， ， ， 七。 苗尔 功 ， ， 付 人沁 ， 动 竹加 如 ， 咯 ， ， 田旧 而 找沁 而 访 山山