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应。
7．3-2．大滞后过程的Simth预估补偿控制：Simth预估补偿控制是按照对象特性，设计一个模型加入到反馈控制系统，提早估计出对象在扰动作用下的动态响应，提早进行补偿，使控制器提前动作，从而降低超调量，并加速调节过程：
史密斯预估控制：预先估计动态模型→预估器使滞后了的被控量提前反馈→调节器提前动作→减少超调、加速调节过程。
7．3-3．史密斯预估控制器
7．3．大滞后过程控制系统
系统的闭环传递函数：
1．在工业生产中，控制通道往往不同程度地存在着纯滞后。一般将纯滞后时间?0与时间常数T之比大于0.3的过程称之为大滞后过程：
GC(s)Go(s)e??0sY(s)??0/T?0.3称为一般纯滞后；?0/T?0.3称之为大滞后X(s)1?GC(s)Go(s)e??0s过程
史密斯预估控制器补偿控制原理
2．大滞后过程是公认较难控制的过程。其难于控制的主要原因是纯滞后的增加导致开环相频特性相角滞后增大，使闭环系统的稳定性下降。为了保证稳定裕度，不得不减小调节器的放大系数，造成控制质量的下降。
3．最早的大滞后过程控制方案是采样控制。 7．3-1．大滞后过程的采样控制
Y'(s)?Go(s)e??0s?Gsmith(s)
U(s)1．所谓采样控制，是一种定周期的断续PID控制方式，即
期望： 控制器按采样周期T进行采样控制。在两次采样之间，保持该
Y'(s)??0s?G(s)e?Gsmith(s)?Go(s) o控制信号不变，直到下一个采样控制信号信号到来。保持的时U(s)间T必须大于纯滞后时间?0。这样重复动作，一步一步地校
于是，则有 正被控参数的偏差值，直至系统达到稳定状态。
Gsmith(s)?Go(s)(1?e??0s)
2．采样控制是以牺牲速度来获取稳定的控制效果，如果在
史密斯预估控制器补偿控制框图 采样间隔内出现干扰，必须要等到下一次采样后才能作出反
7.3-6． 被控对象的数学模型：
结果：
G(s)?Go(s)e??0s?2设计Smith预估补偿?e?4s；
4s?1GC(s)Go(s)Y(s)??e??0s
X(s)1?GC(s)Go(s)控制器，并用系统框图表示此预估补偿控系统的实现。
解：Smith预估补偿控制器：
??0s(s)?G(s)(1?e)smitho7．3-4．被控对象的数学模型：GG(s)?Go(s)e??0s?52?e?2.5s；设计Smith预估?(1?e?4s)3.2s?14s?1
补偿控制器，并用系统框图表示此预估补偿控系统的实现。
此系统预估补偿控系统的实现框图
解：Smith预估补偿控制器：
Gsmith(s)?Go(s)(1?e??0s)5?(1?e?2.5s)3.2s?1
此系统预估补偿控系统的实现框图
7.3-7
．
被
控
对
象
的
数
学
模
型
：
G(s)?Go(s)e??0s?4?e?20s；设计
5s?1Smith预估补
偿控制器，并用系统框图表示此预估补偿控系统的实现。
7.3-5
．
被
控
对
象
的
数
学
模
型
解：Smith预估补偿控制器： ：
G(s)?Go(s)e??0s?1?10s?e；设计Smith预估2(5s?1)?Gsmith(s)?Go(s)(1?e??0s)4(1?e?20s)5s?1
补偿控制器，并用系统框图表示此预估补偿控系统的实现。
此系统预估补偿控系统的实现框图
解：Smith预估补偿控制器：
Gsmith(s)?Go(s)(1?e??0s)?1(1?e?10s)2(5s?1)
此系统预估补偿控系统的实现框图
7.3-8．被控对象的数学模型：2．定义：实现两个或多个参数符合一定比例关系的控制系
G(s)?Go(s)e??0s?1.32统，称为比值控制系统。 ?e?9s；设计Smith预估补
45s?1偿控制器，并用系统框图表示此预估补偿控系统的实现。
解：Smith预估补偿控制器：
7．4-1．比值控制系统的种类 1．开环比值控制系统
Gsmith(s)?Go(s)(1?e??0s)1.32?(1?e?9s)45s?1
此系统预估补偿控系统的实现框图
7.3-9
．
被
控
对
象
的
数
学
模
型
：
G(s)?Go(s)e??0s?2.14?e?5s；设计Smith预估补
40s?1
2．单闭环比值控制系统
偿控制器，并用系统框图表示此预估补偿控系统的实现。
解：Smith预估补偿控制器：
Gsmith(s)?Go(s)(1?e2.14?(1?e?5s)40s?1??0s)
此系统预估补偿控系统的实现框图
3．双闭环比值控制系统
7．4．比值控制系统
4．变比值控制系统
1．比值控制系统：生产过程中，经常需要几种物料的流量基于除法器的变比值控制系统 保持一定的比例关系。例如，在锅炉的燃烧系统中，要保持燃料和空气量的一定比例，以保证燃烧的经济性。
2．流量与检测信号呈线性关系：当物料流量的比值一定、流量与其测量信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系
'q1maxI2?4K?K??'
q2maxI1?4'
7．4-2．比值控制系统的设计与参数整定
1．控制方案的选择：控制方案选择应根据不同的生产要求3．实例计算 确定，同时兼顾经济性原则。
已知某流量比值系统采用差压式流量计测量主副流量，其
⑴如果工艺上仅要求两物料流量之比值一定，而对总流量最大量程分别为： 无要求，可用单闭环比值控制方案。
Q1max?12.5m3/h，Q2max?20m3/h；工艺要求K?
⑵如果主、副流量的扰动频繁，而工艺要求主、副物料总流量恒定的生产过程，可用双闭环比值控制方案。
Q2?1Q1⑶当生产工艺要求两种物料流量的比值要随着第三参数的试计算不加开方器与加开方器后仪表的比值系数K’。 需要进行调节时，可用变比值控制方案。
2．比值控制系统中调节器控制规律的确定
'解： 不
加
开
方
器
时
:
⑴ 在单闭环比值控制系统中，比值器K起比值计算作用，若用调节器实现，则选P调节；调节器Ｆ２Ｃ 为保证控制精度可选PI调节。
2q1max2212.5K?[K?]?1.4??0.766 2q2max20使副流量稳定，
加开方器后:
⑵ 双闭环比值控制不仅要求两流量保持恒定的比值关系，而且主、副流量均要实现定值控制，所以两个调节器均应选PI调节；比值器选P调节。
4-3．比值器参数的计算
K'?K?q1max12.5?1.4??0.875
q2max204．某生产过程中，要求参与反应的物料Q1与物料Q2保持恒定比例，当正常操作时，流量
比值控制是解决不同物料流量之间的比例关系问题。当使
用单元组合仪表时，因输入－输出参数均为统一标准信号，所
Q1?7m3/h，Q2?1.75m3/h；两个流量均采用孔板
测量并配用差压传感器，测量范围分别为：
以，比值器参数必须由实际物料流量的比值系数折算成仪表的标准统一信号
0~10m3/h和0~2m3/h；根据要求设计Q1/Q2的恒
1．流量与检测信号呈非线性关系 ：当物料流量的比值一定比值控制系统。在采用DDZ-Ⅲ型仪表组成的控制系统的情定、流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流况下，分别计算流量和测量信号呈线性关系（配开方器）和非量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系
线性关系（无开方器）时的比值系数K
解.
'K'?[K?q1max2I2?4]? q2maxI1?4