基于MATLAB的电炉温度控制算法比较及仿真研究 2(15)

四 达林算法、PID算法、Smith预估控制算法

三种算法比较

4.1.PID算法

在过程控制中，按偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器是应用最为广泛的一种自动控制器。它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象：“一阶滞后＋纯滞后”与“二阶滞后＋纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活（PI、PD、 ）。在PID控制器的基础上我们有三种比较简单的PID控制算法，分别是：增量式算法，位置式算法，微分先行。

4.2. 达林算法

大林算法是由美国 IBM 公司的大林( Danlin) 于 1968 年针对工业过程控制中的纯滞后特 性而提出的 一种控制算法. 该算法的设计目标是设计一个合适的数字控制器, 使整个系统的闭环传递函数为带有原纯滞后时间的一阶惯性环节，是一具有零阶保持器的单变量调节系统，即错误！未找到引用源。

使错误！未找到引用源。，并进行Z变换得错误！未找到引用源。，有次的数字控制器错误！未找到引用源。

将控制对象W（s）离散化的G(z)带入上式的到所求的数字控制器。

4.3.Smith预估控制算法。

Smith 预估控制算法也叫纯滞后补偿法, 设计的目标是引入一个纯滞后环节 错误！未找到引用源。 , 即 Smith 预 估器, 与被 控对象相并联, 使补偿后的被控对象的等效传递函数不包括纯滞后项 e,实际上 Smith 预估器并不并联在被控对象上, 而是并联在调节器上, 等效为带 Smith 预估器的调节器。

从以上的仿真结果分析可以看出，PID算法在解决快速性上有很好的表现，但是PID算法控制的系统超调量比较大。达林算法能够很好的减少超调，但是达林算法的快速性不好，达林算法只适应于没有超调或超调很小，快速性要求不高的场合，而且需要消除振铃现象。Smith预估控制算法适应于含有大纯滞后的控制对象，对这样的控制对象有很好的控制性能。本次仿真对对象

W(s)

11 20s

e 2s是具有滞后的模型,因而本次仿真的最理想算法应是Smith

预估控制算法。

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