Smith预估器

                                                      史密斯(Smith)预估器

工业生产过程中的大多数被控对象都具有较大的纯滞后性质。被控对象的这种纯滞后性质经常引起超调和持续的振荡。在20世纪50年代，国外就对工业生产过程中纯滞后现象进行了深入的研究，史密斯提出了一种纯滞后补偿模型，由于当时模拟仪表还不能实现这种补偿，致使这种方法在工业实际中无法实现。随着计算机技术的飞速发展，现在人们可以利用计算机方便地实现纯滞后补偿。而动平衡技术与之息息相关。

1．史密斯补偿原理

单回路控制系统中，控制器的传递函数为D(s)，被控对象传递函数为G(s)e-ts，被控对象中不包含纯滞后部分的传递函数为G(s)，被控对象纯滞后部分的传递函数为e-ts。系统特征方程中含有纯滞后环节，它会降低系统的稳定性。史密斯补偿的原理是：与控制器D(s)并接一个补偿环节，用来补偿被控对象中的纯滞后部分，这个补偿环节传递函数为G(s)(1-e-ts)，t为纯滞后时间，史密斯补偿后的控制系统

由控制器D(s)和史密斯预估器组成的补偿回路称为纯滞后补偿器。经过补偿后，纯滞后环节在闭环回路外，这样就消除了纯滞后环节对系统稳定性的影响。拉氏变换的位移定理说明e-ts仅仅将控制作用在时间座标上推移了一个时间t，而控制系统的过渡过程及其它性能指标都与对象特性为G(s)时完全相同。

2．史密斯预估器的计算机实现

带有史密斯预估器的计算机控制系统结构框中，H(s)为零阶保持器，带零阶保持器的广义对象脉冲传递函数为G‘(z)为被控对象中不具有纯滞后部分的脉冲传递函数，N＝t/T，t是被控对象纯滞后时间，T是系统采样周期。D’(z)就是要在计算机中实现的史密斯补偿器。 对于控制器D(z)，可以采用如下方法确定：不考虑系统纯滞后部分，先构造一个无时间滞后的闭环系统(见图6.17)，根据闭环系统理想特性要求确定的闭环传递函数为Φ(z)，则数字控制器D(z)为理想闭环系统