滞后系统（精选11篇）
滞后系统 篇1
0 引言
在工业过程控制中,许多被控对象具有纯滞后的性质,并因各种扰动呈现出大滞后时变参数的特点,需要无穷维的观测器和控制器才能实现主汽温的最优控制,而常规PID控制器虽然算法简单,但只具有两维三参数,不能达到理想的控制效果。史密斯预估补偿环节可以消除系统闭环特征方程的滞后因子,但当模型失配时,控制效果急剧恶化,抗干扰能力差。
本文介绍了一种纯时滞系统二次优化控制原理,把无限维状态用有限维状态来逼近,在有穷维空间内,确定控制器的基本结构和参数实现ITAE优化控制,再返回无穷维,引入状态反馈控制,得到无穷维的观测器和控制器。
1 状态反馈控制与状态观测器
状态反馈,即采用状态变量来构成反馈律。状态反馈控制技术利用被控对象的动态数学模型来估计对象过程中的各点状态变量,并根据这些估计出来的状态变量进行反馈调节。由于被控对象过程中的状态反馈总是先于输出反馈,因此可以起到提前调节的作用,提高了控制器和系统的反应速度。
由于描述内部运动特性的状态变量有时并不是能直接测量的,因而,人们提出了状态变量的重构或观测估计问题,引入了状态观测器。
状态反馈及状态观测器基本原理图如图1所示。其中,K为状态反馈矩阵,F为状态观测器矩阵。通过状态反馈矩阵和状态观测器矩阵的合理选择,观测器可以快速地跟踪实际对象的输出。
2 二次优化控制原理
为了解决纯时滞系统优化控制问题,把时滞系统的优化控制分为两部分来完成:第一步,把无限维状态用有限维状态来逼近,然后用两种ITAE性能指标加以优化,确定控制器的基本结构和参数;第二步,返回到无穷维空间,得到无穷维的观察器和控制器,实现第二次优化控制。
设单容纯时滞受控对象的数学模型为:
由于“任何一个物理系统都是耗散系统,随着时间的增长,耗散将消磨掉系统中所有小尺度的收敛较快的维数,”因此,可以用有限维数学模型
来逼近无穷维因子,并称之为μ阶分时模型。由于ITAE最优控制性能指标平稳快速、算法简单,因此用该性能指标来实现被控对象的第一次优化。
根据ITAE可综合准则,对于μ阶分时模型,将其综合成位移无静差ITAE最优控制系统,至少要增加μ+1个独立可控量,同时,开环传递函数中还需串联至少一个积分环节。对应的二次优化控制结构如图2所示。
如图2所示,由于迟滞因子只有输出是客观存在的,因此,需要构造μ-1维状态观测器。
根据建立的状态观测器,求其μ+1维的状态反馈矩阵。文献[3,4,5]给出了仿真结果总结的经验公式,从而求出二次优化观测器和控制器的参数矩阵。
3 实例分析
3.1 二次优化控制阶跃响应
针对某一滞后系统,受控对象的传递函数为:undefined,采用传统PID控制,其参数设置为:δ=1.52,Ti=56,Td=16。
取三阶分时模型,采用二次优化控制,其状态反馈系数设置为:k1=0.326 59,k2=-0.210 26,k3=35.773 24,k4=4.378 45。
传统PID控制及二次优化控制的阶跃响应如图4所示。在被控模型精确匹配时,采用二次优化控制明显优于PID调节,二次优化控制几乎没有超调量,调节时间短,而PID控制响应时间较快,但超调量大,系统易产生震荡。
3.2 模型失配时阶跃响应
对于工业过程模型,由于扰动因素多,扰动频繁,导致对象特性不断变化,为了保证控制品质不因此恶化,应选择鲁棒性较好的调节系统。常规PID控制以及二次优化三阶分时模型控制方法,当模型失配时,响应曲线如图5、图6、图7所示。
4 结束语
本文介绍了纯时滞系统的二次优化控制原理,引入了状态观测器,并依据ITAE最优控制律进行了优化。通过以上的仿真研究可知,二次优化控制系统提高了系统的响应速度和鲁棒性,及时抑制扰动和模型失配对系统输出的影响,超调量小,调节稳定,是克服纯滞后的好方法。
参考文献
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[2]李先允.现代控制理论基础[M].北京:机械工业出版社,2007.
[3]项国波.时滞系统优化控制[M].北京:中国电力出版社,2008.
[4]杨益群,项国波.纯时滞系统的二次优化控制进展[J].计算机仿真,2002(5).
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[6]刘金琨.先进PID控制MATLAB仿真[M].北京:电子工业出版社,2007.
滞后系统 篇2
整 改 方 案
编制： 审核：
山西建筑工程（集团）总公司浑源公租房项目
2014年10月 经检查核对，项目部施工资料严重滞后，项目部针对这个情况，特制订以下措施尽快完善资料
1、组织措施：成立以项目经理为组长的领导小组，负责安排、协调相关部门，落实工作。
组 长：田科帅 副组长：于德功
组 员：孟轩、孟来、张述峰、孙婧、宋永平、任亮、牛涛、何恒坤。
2、技术措施：组长负责协调各部门副组长负责技术指导孟轩、任亮、牛涛负责质量控制资料，孟来负责实验资料及原材报验，张述峰、孙婧、宋永平负责其他资料，何恒坤负责原材料合格证和出场检验报告的收集。
3、合同措施：针对各分包单位及分供商，在合同中明确各自要提供的资料，严格按照合同约定及时提供齐全有效和数量足够的资料。
关注涨幅滞后成长股 篇3
近期市场热点一直切换频繁，板块轮动节奏加快，主要还是题材板块在表现，唯独还没有轮到的就是大金融板块，由于金融板块仍属于温和上涨，也就决定了大盘中级见顶的可能性不大，市场也相对安全，更有利于行情的展开，拉的太快下跌就会摔的很重。
周四中国平安意外公布10转10方案，两市市值第七的大象股也玩转起了高送转，其他权重尤其是券商也就充满了想象力，这有利于刺激权重板块。预计未来大盘还有创新高的潜力，重点仍在于个股，权重仍侧重于低吸，题材则更应关注低位启动的个股，策略上建议在未出现头部形态前宜以持股为主。
展望后市，建议加大券商股配置。现在两市成交量再次突破万亿，新进资金不断加大，券商股将会首先受益，同时由于前期利空基本消化，调整充分，预计三月业绩将环比大幅增长。笔者前期曾重点推荐该板块，可加大布局。
中信证券（600030），国内券商战略规划之翘楚。中信精于战略，是国内券商国际化先行者，是国际化的领头羊。预计三月业绩将环比大幅增长，可中线重点布局。
东吴证券（601555），由于具备国资改革概念和业绩大幅增长，也可重点关注。
西部证券（002673），作为两市市值最小券商股，容易被资金炒作，前期在券商股中表现较强势，可继续关注。
因博鳌亚洲论坛将于本月底举行“一带一路”仍可重点关注。
中国电建（601669），作为建筑央企中率先启动集团资产注入的排头兵，也作为全球水利水电工程领导者，中国电建业务区域分布与”一带一路”沿线高度吻合，在全球并购扩张、电力改革和国企改革的共同推进下，公司股价仍具较大增长潜力。短线可关注。
中国重工（601989），公司显著受益于军工装备升级。公司作为海军装备龙头是我国各类大型主力舰艇的总装单位，目前海军升级需求迫切，公司将显著受益于军工装备升级。技术上看该股前期调整充分，有望逐步盘升。可中线关注。
智能汽车概念作为近期热点也可重点关注。3月19日，BMW宣布与天猫合作，提供汽车附件在线销售服务、O2O预约服务、生活精品和整车订单收集等多个领域的产品与服务。前不久阿里巴巴已与上汽集团联手设立合资公司，投资10亿元设立车联网研发基金，围绕互联网+汽车、车联网等领域展开技术研发，搭建行业通用的技术平台和服务标准，并与上汽联手造车。相关消息将刺激智能汽车概念股。
均胜电子（600699），京威股份（002662）作为基本智能汽车和车联网概念的潜力股可中线关注。
国家电力改革正全面展开，可关注漳泽电力（000767）、国投电力（600886）、吉电股份（000875）。
农业现代也是未来国家重点发展方向，相关农业电子商务或信息化概念股值得中线关注。
大北农（002385）和农产品（000061）同时具备农业电子商务概念，未来仍有拉升潜力可关注。
滞后系统 篇4
在工业生产中, 大多数过程对象含有较大的纯滞后特性。被控对象的纯滞后时间τ使系统的稳定性降低, 动态性能变坏, 如容易引起超调和持续的振荡。对象的纯滞后特性给控制器的设计带来困难。纯滞后大小的界定是这样的, 假定被控对象的传递函数为 , 其中τ是滞后时间, Tm是被控对象的惯性时间常数。当 时, 就认为系统具有大滞后, 采用常规的PID控制很难获得令人满意的效果, 具有纯滞后特性的对象属于比较难以控制的一类对象, 需要采用特殊处理方法。因此关于纯时间滞后对象的控制算法研究是具有重要意义的。本文主要采用大林算法和史密斯预估控制算法解决大时间滞后问题, 仿真结果证明这两种方法的确比普通的PID补偿法有着很大的优势。
1 大林算法
1.1 原理
不论对于一阶惯性对象还是二阶惯性对象, 大林算法的设计目的是设计一个合适的数字控制器, 使整个闭环系统的传递函数相当于一个纯滞后环节和一个惯性环节的串联, 其中纯滞后环节的滞后时间与被控对象的纯滞后时间完全相同, 这样就能保证使系统不产生超调, 同时保证其稳定性。即
设数字控制器的算式为D (z) , 假定系统中采用的保持器为零阶保持器, 则与W (z) 相对应的整个闭环系统的闭环Z传递函数为
由此可得出大林算法所设计的控制器数字控制器D (z) 为
综上所述, 针对被控对象的不同形式, 要想得到同样性能的系统, 就应该采用不同的数字控制器。
(1) 被控对象为含有纯滞后的一阶惯性环节
数字控制器的脉冲传递函数为
(2) 被控对象为含有纯滞后的二阶惯性环节
数字控制器的脉冲传递函数为
1.2 实例仿真
被控对象为 , 采样时间为0.5s, 期望的闭环传递函数为 , 利用普通PID控制算法和大林算法进行MATLAB仿真。
从图对比可以看出, 相比于普通PID控制算法, 大林算法产生的阶跃响应图的超调量大大减小, 而且上升时间以及过渡时间都减小很多, 说明系统的响应速度也相应加快。
2 史密斯预估算法
2.1 原理
为了改善大纯滞后时间对象的控制质量, 引入一个与被控对象并联的补偿器, 称为史密斯预估器。
经补偿后控制量与反馈量之间的传递函数为
如果要用补偿器被控对象的纯滞后时间的影响, 则应满足
于是得到补偿器DB (s) 为DB (s) =G0 (s) (1-e-τs) (8
这样, 引入补偿器以后, 系统中的等效对象的传递函数就不含有纯滞后环节, 实际上, 补偿器并不是在被控对象上的, 而是反向并在控制器上的, 因为实际的大纯滞后控制系统如下图
图中虚线框内为史密斯预估器, 它与D (s) 共同构成带纯滞后补偿的控制器, 用于调节对象的纯滞后部分。
系统总的闭环传递函数为
可见闭环系统的特征方程为
该特征方程不含滞后项e-τs, 因此滞后环节对系统的稳定性不产生任何影响, 闭环传递函数的分子上的滞后因子e-τs仅仅将系统的响应推迟一个时间τ, 响应曲线形状和系统的性能指标均不受e-τs影响。
3.2.2实例仿真
设被控对象为: , 分别采用常规PID算法以及史密斯算法进行滞后补偿, 在PI控制中, 取kp=4, k=0.03, 阶跃指令信号取100, 并在Simulink下进行仿真。
由图相比较可知, 采用史密斯算法后阶跃响应曲线系统的超调量基本没有了, 跟之前比较大大减小, 而系统的上升时间过渡时间都减小很多, 系统的响应速度大大加快, 消除了滞后环节的影响, 史密斯算法的优势明显可见。
3 结论
大林算法和史密斯算法能消除被控对象中纯滞后环节的影响, 很好的解决了工程中大滞后问题。仿真得出Dahlin、Smith预估算法针对大时间滞后系统上具有常规PID算法不可替代的优势。Dahlin、Smith控制具有更好的稳定性。
摘要：本文针对具有纯时间滞后的系统, 分析了常规PID算法、Dahlin算法和Smith预估器的各自特点, 提出了利用Smith预估器补偿时间滞后和按Dahlin算法原理进行滞后补偿, 经仿真得出Dahlin、Smith预估算法针对大时间滞后系统上具有常规PID算法不可替代的优势。结果表明, 所提出的大林、史密斯控制具有更好的稳定性, 对于大时间滞后系统是一种比较实用的控制方法。
关键词：纯滞后,Dahlin算法,Smith预估算法
参考文献
[1]姜学军编著.《计算机控制技术》清华大学出版社, 2005.1姜学军编著.《计算机控制技术》清华大学出版社, 2005.
[2]王春民、刘兴明、嵇艳鞠编著.连续与离散控制系统[M].北京:科学出版社, 2008.2王春民、刘兴明、嵇艳鞠编著.连续与离散控制系统[M].北京:科学出版社, 2008.
铁路的麻烦源于改革滞后 篇5
铁路系统的体制改革进程与中国的整体改革严重不同步，长期以来只是一直在其内部作了一些小打小闹。在近十年就先后有“网运分离”、地方铁路局合并成立若干区域集团公司，成立华北、东北、华东、华中、华南、西南、西北七大铁路公司等设想或传闻；全系统由四级管理转变为三级管理体制，即撤销铁路分局，铁道部直管铁路局、铁路局直管站段等改革动作，但都未能改变国人对铁路系统负面看法居多的印象，尤其在每年春运期间铁路运输的糟糕服务。
直到后来全国性的六次铁路大提速、动车组、尤其是快速开工兴建和营运的武广高铁、京沪高铁等“跨越式发展”，铁路投资的大提速与其背后的大国梦想却像“风一样快”，才让国人又从中强烈意识到中国崛起的感觉。
铁道部在内地有“铁老大”之称，是一个相对封闭和独立的王国，因为官商不分，既制定游戏规则，又握有行政审批权力；既是政府，又是一个独立核算的超大型企业；如果忽略盈利能力，其市值和总资产应该可以排进世界500强的前列。拥有独立于所在地方的公安、检查与法院系统，而且是长期实行半军事化管理，涉及到国家安全；还承担救灾抢险、军事运输、寒暑假学生票、春运时的单程运输以及满足落后地区运输需求等大量的公益性服务等。按照铁路人自己说过的，除了火葬场之外，中国所有的社会机构铁道部门全部拥有。
铁路不仅有商业属性的那一面，也是政府宏观调控的工具和区域经济发展的载体。这些特殊的体制与使命是导致其服务意识比较淡漠的根本原因，在政府的庇佑之下，国有铁路长期维持垄断地位，成为社会资本根本无法渗透的“铁板”一块。前者完全不担心破产倒闭和产品服务滞销，导致它缺乏降低成本和提高生产效率的动力，出现规模不经济和供给严重不足的情况也就在情理之中了。
对于铁路系统而言，“引入竞争”始终就是那个揭不开盖的开水壶。一方面是现有的庞大利益链条如何打通？二方面铁道部现在的总负债已近2万亿，已经变成“大到无法分解”的地步。积弊太过深重，修修补补肯定不解决根本问题。动大手术？谈何容易。否则当年“大部制”改革之时，早就将它干掉了，何至于要等到今天？
7月23日的甬温线动车追尾事故，令到铁道部深陷前所未有的信任危机。巨大而惨痛的人员伤亡与事故现场拯救过程疑窦丛生下的愤怒民意，股市高铁板块的暴挫，都让市场分析师和投资人对高铁与铁路概念未来的前景罕有一致的看法负面，尤其是对铁路投资大跃进的速度能否继续保持下去。
说到大家都在反复拷问并穷追不舍的事故原因，笔者相信国务院事故调查组应该会有清楚交待，这是内地最高级别的官方说法，其结论应该不会由铁道部“一部独大”。在民意压力如此大的背景下，应该可以相信其公信力。
至于说到全国铁路投资在近两年大提速之后，会否因为这一次的意外撞车事故而明显减速？笔者秉持谨慎态度。简单一句话：兹事体大，不是谁说投资可以减速，就可以让其减下来的。
2008年四季度国务院4万亿的刺激经济计划，是财政政策的一部分。其中基础性（铁公基）建设工程占比45%左右，高铁成为其中的投入重点。
一个简单的逻辑就是，若要让铁路投资大提速减缓下来，会直接涉及到对“积极财政政策”的重新定位与调整；铁路大手笔投资可以直接拉动GDP，这让当局怎么可能会让其减速！
滞后系统 篇6
关键词：信号解耦,动态解耦准则,解耦器稳定性判据,内模控制,大纯滞后补偿
大纯滞后耦合系统的自动控制设计,首先是进行解耦,其次是对大纯滞后进行补偿,最后才对系统进行校正设计。减小系统回路间关联的方法,如系统变量间的正确选配、控制器参数调整及减少控制回路等[1,2,3,4]。而解耦方法一般分为:第一类基于算法的解耦,如模态控制方式解耦、多变量控制器解耦及奇异值分解法解耦等;第二类基于解耦网络的解耦,如对角矩阵法解耦及前馈解耦等[5];第三类是基于信号叠加的“信号解耦”方法[6,7,8]。
1 信号解耦方法
信号解耦方法就是引入一个相位相反的耦合信号叠加操纵变量来实现系统的信号解耦。信号解耦原理如图1所示。
在图1中,被控制对象传递函数为G11(s)、G12(s)、G21(s)、G22(s);解耦环节D12(s)=G12(s)/G11(s),D21(s)=G21(s)/G22(s),称为耦合系统的“解耦基本环节”。正反馈回路是补偿自耦合信号的补偿回路,解耦信号取于自耦合补偿回路的反馈环节上,并叠加到操纵信号上实现系统的信号解耦[10]。
2 信号解耦系统的可能性分析
图1中,开环耦合系统Y(s)=G(s)u(s),其中耦合系统传递函数阵G(s)、输出变量Y(s)和操纵变量u(s)是复向量,即:
undefined
(1)
设解耦系统u(s)=DL(s)DC(s)x(s),其中信号解耦器的连接阵DL(s)、自耦合补偿阵DC(s)、控制变量x(s)和操纵变量u(s)是复向量,即:
undefined
(2)
将式(2)代入式(1),令Di,j(s)=Gi,j(s)/Gi,i(s),(i=1,2;j=1,2),则有:
undefined
(3)
由式(3)知,图1中若Di,j(s)=Gi,j(s)/Gi,i(s)就能实现系统解耦。由于信号解耦连接阵DL(s)、自耦合补偿阵DC(s)都包含了全部的Di,j(s),即Di,j(s)是信号解耦器中完备的“解耦环节”,因此信号解耦器设计问题就变成了“解耦环节”的设计和连接问题。
由式(2)可知,自耦合补偿阵为:
undefined
当多项式A(s)=0时,DC(s)不存在,即控制变量x(s)和操纵变量u(s)之间是断开的,不可进行信号解耦。
undefined (4)
另外,
detG(s)=G11G22-G12G21=0 (5)
式(4)、(5)表明,如果开环系统传递函数阵奇异,则不可进行信号解耦。
定理1 能够进行信号解耦的充分必要条件是开环系统传递函数阵非奇异,这就是多变量系统的“可解耦准则”。
由式(2)可知,要实现系统信号解耦,基本解耦环节Di,j(s)必须物理存在,即Gi,i(s)的分母阶次不大于Gi,j(s)的分母阶次,Gi,i(s)的纯滞后时间不大于Gi,j(s)的纯滞后时间。
定理2 多变量系统信号解耦存在时,实现完全动态解耦的充分必要条件是开环系统传递函数阵全部对角线上传递函数在该行各传递函数分母阶次和纯滞后时间中最小,这就是耦合系统的“完全动态解耦准则”。
3 大纯滞后内模补偿控制
大纯滞后系统中当环节的纯滞后时间τ与惯性时间T之比大于0.5时,必须对纯滞后进行补偿。内部模型控制原理如图2所示[6]。
图2中,Gp(s)e-τs是被控对象的传递函数,GIM(s)为内部模型传递函数,GC(s)是调节器传递函数,GF(s)为滤波器传递函数,内模控制系统的闭环传递函数为:
undefined (6)
式(6)中,当GIM(s)=Gp(s)时,有:
undefined (7)
由式(7)可知,闭环系统特征方程中不包含纯滞后项,即纯滞后不再影响系统的动态特性,只是输出存在纯滞后。
4 纯滞后信号解耦内模控制系统的稳定性
大纯滞后系统信号解耦内模闭环控制原理如图3所示。
图3中GF1(s)、GF2(s)是内模控制的滤波器,GM1(s)、GM2(s)是内部模型,GC1(s)、GC2(s)是调节器,当信号解耦环节D12(s) = G12(s)/G11(s)且D21(s)=G21(s)/G22(s)时,x2对y1的作用为:
undefined (8)
式(8)表明x2对y1没有影响;同理也可以证明x1对y2没有影响。
由图3根据梅逊(Mason)公式可以得到r1到y1的特征式Δ和传递函数Y1(s)/R1(s):
undefined (9)
可以证明信号解耦的常规控制系统和内模控制的Y1(s)/R1(s)、Y2(s)/R2(s)的特征式Δ和传递函数形式相同。闭环系统特征式由控制回路特征式[1+GC1(s)GM1(s)]和信号解耦器的特征式[1-D12(s)D21(s)]分别构成,也就是说信号解耦器和控制器可以分别设计。
定理3 信号解耦控制系统的信号解耦器和控制回路可以分别设计,这就是信号解耦控制系统设计的“分离定理”。
式(9)表明传递函数Y1(s)/R1(s)中存在信号解耦特征式[1-D12(s)D21(s)]的对消情况,如果[1-D12(s)D21(s)]具有正实部零点,信号解耦器可能不稳定。即:
undefined (10)
又因为detG(s)=G11G22–G12G21,因此,可以根据开环系统的传递函数阵来判别信号解耦器的稳定性。
定理4 信号解耦控制系统的稳定性取决于控制回路和信号解耦器的特征式的零极点。信号解耦器稳定的充分必要条件是开环系统传递函数阵的行列式全部零点皆具有负实部,即为信号解耦器的“稳定判据”。
5 大纯滞后系统信号解耦内模控制仿真
设大纯滞后耦合开环系统为:
undefined
计算解耦基本环节:
undefined
采用内模控制对解耦后系统的大纯滞后进行补偿,两个回路的反馈滤波器分别选择为:
undefined
undefined
控制器选择PI控制规律,按无纯滞后的单回路进行整定:
undefined
图4给出两个幅值不同的独立阶跃输入信号同时作用时的仿真曲线,仿真曲线表明,信号解耦可以对大纯滞后强耦合系统进行解耦,同时内模控制可以对大纯滞后进行补偿,为这类大纯滞后控制系统设计提供了一种新的方法。
6 结论
6.1 可以根据所给定理直接由对象传递函数阵判别信号解耦器的存在性,动态解耦的可实现性和解耦器的稳定性。如果不满足可以通过耦合系统变量的重新匹配,或采样静态解耦和部分解耦来解决。
6.2 分离原理解决了信号解耦器与大滞后补偿内模控制器可以独立设计的问题。
6.3 信号解耦方法与内模控制相结合,对于解决大纯滞后强耦合系统的控制问题非常有效。信号解耦方法物理意义明确,解耦网络设计简单,实现更容易。
参考文献
[1]Bristol E.On a New Measure of Interaction for Multiva-riable Process Control[J].IEEE Transactions on Auto-matic Control,1966,11(1):133～134.
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[5]刘晨晖.多变量过程控制系统解耦理论[M].北京:水利电力出版社,1984.
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滞后系统 篇7
大多数的工业过程一般情况下都是稳定的,过去围绕稳定的过程提出了许多有效的控制方法,但是由于大时滞的存在严重影响了系统的控制效果和稳定性,限制了可以达到的带宽和高增益的使用,导致系统的超调变大,调节时间变长,甚至出现振荡和发散,使时滞过程很难控制。时滞系统的控制问题一直是控制理论和控制工程实践中的难点,时滞环节的存在很大程度上相当于使系统变成了无穷阶,有无数个闭环极点,当前施加的控制作用需要经过一段时间才会在输出上反映出来。根据一般的理论分析可以得出:时滞环节的存在严重影响了系统的稳定性[1]。
随着科学技术的不断发展,在现代工业中人类所面临的过程控制对象不仅包括线性的、非时滞的,还包括很多非线性的、时滞的。这就表明人类所面临的问题日益复杂,此外,系统工作环境的变化、非线性的变化或者出于不同的工作状态等原因,必然会引起系统参数的不断变化。时滞现象就是存在一种时间上的延迟,系统在受到扰动时不能被及时的反映到控制作用上面,往往在一定的时间之后才反映到对象的输出上面,调节也不能够得到及时反映的现象。一般系统用纯滞后时间τ除以惯性时间T来反映滞后程度λ,若λ≤0.5时称该过程为一般的时滞过程;当λ>0.5时则称该过程为大时滞过程。一般的时滞过程采用常规控制就可以获得很好的控制效果,而对于大时滞过程则很难获得很好的控制效果,因为不能及时得到控制作用的反馈信息,大时滞的存在使得控制系统的超调量增大、稳定性变差、调节的时间也会加长,严重时会出现振荡、发散,系统的控制性能明显地变差。
在Smith预估控制[2]的基础上,Brosilow于1978年提出内部模型控制(IMC)结构,1982年Garcia和Morari从典型的单输入、单输出系统方框图开始,提出了一种统一的基本结构[3]。此种方法的特点是设计简单、调节性能好、鲁棒性强,并能消除不可预测干扰的影响,较适用于时滞系统的控制。但是控制器的参数是确定型的,是在牺牲系统的动态调整能力为基础上提出的。Smith预估补偿控制器是在分析控制对象的基础上,由预估器对时滞进行补偿,使被延迟的被调量超前反映到调节器,使调节器提前动作,来抵消时滞所造成的影响。系统在线辨识可以获得被控对象比较精确的数学模型,在进行预估控制时可以获得比较好的控制效果[4,5]。
本研究采用将Smith预估补偿和系统在线辨识相结合的方法来对二阶加纯滞后对象进行控制,以获得比单纯的Smith预估控制更好的控制效果。
1 常规PI控制
常规PI控制器的输入是系统的偏差信号e(t),输出是控制信号u(t),包括比例环节和积分环节。经过调节后的输出控制量为:
式中:t—采样时间,kp—比例系数,Ti—积分时间常数。
PI控制器各个环节的作用如下:
(1)比例调节环节。成比例地反映控制系统的偏差信号e(t),偏差一旦产生控制器立即产生控制作用,以减少偏差,来获得更好的控制效果。
(2)积分调节环节。主要用来消除系统误差,调高系统的消除误差的能力。积分作用的强弱取决于积分时间Ti,Ti越大,积分作用越弱,反之则越强。
2 Smith预估控制
O.J.M.Smith最早在1958年提出预估控制器,这是一个时滞预估补偿算法,预估器对时滞进行补偿,使被延迟的被调量超前反映到调节器,这样调节器就可以提前动作,来抵消时滞对系统所造成的影响。Smith预估补偿方法是预先估计出过程在基本的扰动下的动态特性,使被延迟的τ的被调量超前地反映到调节器,使得调节器提前动作,从而明显地减少超调量和加速调节过程,其改进过的控制图如图1所示[6]。
图中,Gc(s)为控制器,Gm(s)为标称模型,本研究令Gm(s)=Gm0(S)e-θms(其中θm为滞后时间,Gm0(S)为模型中不含纯滞后的部分),Gp(s)为实际被控过程,令Gp(s)=Gp0(S)e-θps(其中,Gp0(S)为实际被控过程的无时滞部分,θp为纯滞后时间),系统的闭环传递如图1所示,那么系统的传递函数为Gc(s)Gw(s)Gw-1(s)Gp(s)/[1+Gc(s)Gw(s)],可以看出系统可以转化为等效变形的开环Smith预估控制系统。
这意味着把复杂的模型适配问题可以转化为在回路内对近似不确定性的广义被控过程Gw(s)进行控制的形式[7,8,9,10,11]。
针对一般的被控对象Gp(s)=kpe-θps/[(τ1s+1)(τ2s+1)],设定其标称模型为Gm(s)=kme-θms/[(τm1s+1)(τm2s+1)]。文献[12]中给出了基于等效广义对象的控制策略,那么等效广义对象为:
而且等效广义对象的等效增益kn和等效滞后时间θn可以通过Gn(s)=kne-θns的麦克劳伦级数展开近似求得,分别为:
本研究假设被控过程各参数的不确定性界在以下范围内:
式中:Δk、Δτ、Δθ—增益、时间常数和滞后时间的不确定裕度。
如果按被控过程为最坏的情况进行控制器设计,则一定能够保证在其他情况下系统的鲁棒稳定性。此时,等效不确定项Gn(s)应当具有最大的增益和时间滞后,由式(3,4)得到:
从而等效被控过程为:
Smith预估控制在理论上是一种很好的控制策略,能够有效补偿时滞,不过它的缺点是对参数敏感,模型参数的不匹配会严重影响系统响应,甚至造成不稳定。可以看出,这是一个开环控制系统,仅仅用来进行理论分析和设计控制器,用于实际控制的仍然是如图1所示的闭环控制系统。
3 Smith在线辨识预估控制
在线辨识是根据被控对象的输入和输出得出被控对象的数学模型,本研究利用动态的在线辨识模块,调整补偿控制参数,使系统的控制性能改善和提高。
一般的过程控制很难获得控制对象精确的数学模型,使得控制的效果不是很好,而且在过程控制中由于还存在滞后和干扰的原因,这样控制对象更是不好加以控制。可以看出使用预估控制可以弥补滞后时间所造成的不稳定性,同时使用在线辨识可以获得比较精确的数学模型,使得控制效果更好一些。
Smith在线辨识预估控制通过将Smith预估控制与系统在线辨识的结合,实现了Smith在线辨识预估控制,大大提高了系统的控制性能。这种控制策略的方法在建模存在误差时,可以获得比单纯的Smith预估控制更好的控制效果。
根据Smith在线辨识预估控制器的原理图,可得出其设计的关键就是动态辨识模块算法的设计,本研究根据递推最小二乘辨识算法编写的M文件,并运行相应的文件就可得出被控对象的精确地数学模型,然后利用双线性变换将离散的传递函数变为连续的传递函数。
本研究采用最小二乘辨识算法(RLS),考虑被控对象的自回归(CAR)模型,得:
式中:e(t)—零均值和方差σ2的高斯白噪声,T0—采样周期,d—步数。
上述模型可写成(ARX):
式中:
对在线输入/输出数据对(u(t),y(t)),t=1,2,…,N,位置参数θ的估计值(N)可用递推最小二乘算法计算:
式中:I—单位矩阵,(0)=θ0,P(0)=P0,μ—遗忘因子,0<μ≤1。若μ=1,就是典型的最小辨识算法(LS)。
一般情况下,设离散模型为:
可利用双线性变换公式:
将离散模型转换为连续模型:
由图1和图2得出其相应的控制框图,其中Gm(s)是系统在线辨识得到的模型,Gm0(s)是系统辨识模型中不包含滞后环节的部分,这样本研究就可以得到比单独的Smith预估控制更好的控制效果。
4 系统仿真
系统仿真的控制对象G(s)=3.67e-0.937 5s/(0.071 4 s+1)(0.150 5 s+1),因为惯性时间常数T=0.103 66 s,滞后时间τ=0.937 5 s,滞后程度λ=9>1,所以对象为二阶大滞后对象,该实验是在最坏的情况下仿真的,即:放大时间常数的不确定性为20%,惯性时间常数的不确定性为80%,其中Smith预估控制和Smith在线辨识预估控制中Gc(s)采用PI控制,利用实验试凑法得到kp=0.04,ki=0.3,常规PI控制器的kp=0.4,ki=0.03,在t=50 s加入一个幅值为1的阶跃干扰信号,分滞后时间有/无建模误差来观察其输出信号。
在线辨识自回归模型各参数的输出图形如图3所示(a是输出的各个参数变化,b是输入的各个参数变化)。
系统在滞后时间无建模误差时3种控制方案的输出图形如图4所示。
系统在滞后时间有建模误差时3种控制方案的输出图形如图5所示。
5 结束语
该研究在滞后时间无建模误差时3种控制方案都有很好的控制效果,常规的PI控制在控制时可能出现超调大、振荡现象,在有干扰时抗干扰能力也不是很好;Smith预估控制的效果相对常规的PI控制具有较好的控制效果,但是超调和调整时间比较大;Smith在线辨识则相对前两者具有超调量小、调整时间短、抗干扰能力强的优点。
在滞后时间有建模误差时3种控制方案的控制和抗干扰的效果:常规PI控制出现振荡、超调时间长、鲁棒性差等缺点;Smith预估控制性能虽然有些改善,但相比Smith在线辨识预估控制,其鲁棒性还是比较差。研究结果表明,Smith在线辨识预估控制,在二阶加纯滞后对象控制中具有很好的动态性能和鲁棒性。
摘要：工业过程中普遍存在大时滞对象,为解决大滞后复杂系统因无法建立精确数学模型而难于控制的问题,将史密斯(Smith)预估控制原理和在线辨识方法结合起来,在Smith预估控制系统中,用系统辨识的模型代替传统预估补偿模型,根据最小二乘辨识算法辨识模型的各个参数,提出了Smith在线辨识预估控制算法;针对二阶加纯滞后对象在滞后时间有/无建模误差进行了仿真研究。研究结果表明,Smith在线辨识预估控制的性能指标和鲁棒性有很大的改善。
关键词：Smith,二阶加纯滞后,在线辨识,预估控制
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滞后系统 篇8
在现代钢铁企业中, 大多数加热设备如加热炉都是靠混合煤气燃烧来提供热能的。煤气加压站是低热值煤气和高热值煤气按一定比例混合, 加压后供加热设备使用的煤气混合加压系统。由于煤气之间的压力和热值不同, 而且二者之间具有强耦合作用, 特别是当加热炉煤气流量发生大变化情况下, 要保证系统在加压前后煤气的热值和压力的稳定, 是煤气混合自动化中的一个复杂问题。
热轧煤气站是其加热炉区生产用煤气的供气来源, 它的主要工作原理是将高炉煤气和焦炉煤气混合、加压后, 再和转炉煤气混合, 产生稳压、稳热值的混合煤气, 送入加热炉系统。
2 煤气站自动控制系统分析
煤气站主要工艺设备有:高炉煤气大、小管路系统, 焦炉煤气大、小管路系统, 电捕焦设备, 3套加压机系统, 转炉煤气大小管路系统及混合煤气大、小管路系统及辅助蒸汽系统等。
主要控制回路包括一次混合煤气压力控制、二次混合煤气压力控制、热值配比控制、三种煤气大小管流量控制、加压机旁通流量控制等。控制器模型上一次混合煤气压力控制采用PID串级控制, 包含2个COG和BFG流量PID副控回路, 为保证热值的稳定, COG和BFG流量采用了交叉限幅控制方法。二次混合煤气压力控制、热值控制和加压机旁通控制则采用PID反馈控制。大小管流量采用了分程控制, LDG的二次混合采用比例控制。
图1为一次混合煤气压力控制回路, 它是煤气站控制回路中最重要的控制回路之一。它由一次混合煤气压力PID控制的主回路和焦炉煤气和高炉煤气热值和流量双交叉限幅的两个PID流量控制副回路构成, 主回路和副回路共同构成串级控制。压力控制器输出值OP与经过高炉煤气和转炉煤气总量经F (X1) 计算转化来的焦炉煤气高低限值进行比较, 取中值作为焦炉煤气PID流量调节器目标值。同理, 压力控制器输出值OP由焦炉煤气测量值转化来的高低限制进行比较, 取中值后经F (X2) 计算后作为高炉煤气PID流量控制器的目标值。其中K1和K2为限幅比例调节系数。
3 产生调节滞后原因分析
对于热工控制, 需要控制量能够变化平稳, 但在某些情况下又需要对变化情况及时处理, 由于热工控制的特点, 控制对象的状态变化不能立即反应到检测系统上, 如热值的检测和压力的检测, 而且调节系统也存在执行上的滞后。
图2为加热炉异常后需迅速升温的典型曲线, 一次混合煤气压力迅速降低, 但焦炉煤气和高炉煤气则流量变化滞后, 而且调节中热值压力波动较大。
3.1 煤气需求量的变化不能及时作用于系统调节, 有一定的时滞
加热炉对煤气站的影响主要体现在需求量的扰动影响上。加热炉生产中常常因为产线故障、停机换辊、计划检修、产能变化、能介调整等变化引起混合煤气需求量的变化, 尤其是产线故障带来的影响。加热炉控制是一个大时滞、大惯性的系统, 一旦产线故障, 加热炉将立即进入保温状态, 停止出钢, 煤气用量急降。而故障处理结束后又必须马上恢复正常生产, 煤气用量急升。而混合煤气加压过程也是一个存在滞后的调节系统, 无法保证热值和压力的稳定也就无法保证加热炉在这种生产负荷急剧变化情况下的正常生产。
3.2 控制器调节特性的影响
串级控制回路中, 往往会出现主环控制器器的输出值与副环流量控制器的测量值存在较大的偏差, 此时主环SP与PV偏差值发生逆转, 暨输出变化方向发生逆转时, 往往会出现一段时间的调节滞后。如主环输出为80%时, 副环焦炉煤气流量已达到最大流量的70%, 而当此时煤气总量需求降低, 主环输出值也随之降低, 但由于限幅的作用, 主环输出需要一段时间的“空调”其输出值才能真正作用于副环。
我们可以观察被调量和输出的曲线。当死区存在的时候, 输入偏差在死区以内, 调节器的输出曲线是一条水平的直线。如果系统不稳定, 并且水平直线过长, 就可以判定为死区过大。
死区是一种通用现象, 指的是当输入信号改变方向时, 不能使得被测过程变量 (PV) 产生变化的控制器输出 (OP) 值的范围或宽度。当一个负载扰动发生时, 过程变量 (PV) 会偏离设定点。这个偏差会先通过控制器, 后通过过程产生一个纠正性的动作。然而, 控制器输出的一个初始变化可能不会产生一个相应的过程变量的纠正性的改变, 只有当控制器的输出有大得足于克服死区的改变时, 一个相应的过程变量的改变才会发生。
3.3 双交叉控制中偏置系数的影响
由双交叉限幅控制的特点分析, 高炉煤气和交流煤气其流量调节幅度受偏差比例系数的影响, 双交叉限幅控制系统是用牺牲控制系统跟踪负荷变化的响应速度, 来换取流量与热值之间相互制约的目的。双交叉限幅控制系统特别适用于负荷基本稳定, 变化缓慢的系统, 这种控制系统显然不能满足加热炉负荷剧烈变化时煤气流量的要求。
4 对原有系统的改进
4.1 引入前馈控制量, 形成前馈-反馈的PID控制
一般的反馈调节系统都会因为由扰动信号对系统发生不良作用后, 然后才能通过反馈来产生抑制扰动的控制作用, 因而产生控制滞后的不良后果。如加热炉生产因产线故障而处于保温状态时或是由保温状态立即进入生产模式时, 煤气用量都会发生较大幅度变化。为了克服这种滞后的不良控制, 在系统接受干扰信号以后, 还没有产生后果之前插入一个前馈控制作用, 使其刚好在干扰点上完全抵消干扰对控制变量的影响, 使之构成前馈-反馈控制系统, 从而大大改善控制系统的性能。前馈是根据扰动进行控制的, 能够一定程度上克服可预测的扰动影响, 其缺点就是前馈控制是开环控制, 对于无法准确预测的扰动其效果有限。而前馈-反馈控制系统则依靠反馈控制来使系统在稳态时能准确地使被调量等于给定值, 而在动态过程中则利用前馈控制有效地减少被调量的动态偏差。
加入前馈调节的原则:
(1) 若控制系统中控制通道的惯性和迟延较大, 反馈控制达不到良好的控制效果时, 可引入前馈控制。
(2) 如果系统中存在着经常变动、可测而不可控的扰动时, 反馈控制难以克服扰动对被调量的影响, 这时可引入前馈控制以改善控制品质。
将加热炉煤气用量变化作为阶跃扰动。
依据下工序由加热炉的数量和其产量决定的煤气需求量与煤气站当期所能提供的总量进行偏差计算并修正为前馈量。
KMG_DEV:混合煤气总管与支管偏差修正系数FΔDEV:加热炉与煤气站固定偏差修正值。
将混合煤气量偏差量转换为焦炉煤气COG的流量:
XCOG为由混合煤气前馈总量折算的交流煤气前馈量。
4.2 对控制器输出进行动态限幅, 减少死区时间
虽然有了前馈作用, 但是PID调节器的输出还需要更快的作用到相应的执行器上去的。
死区的设置可以有效避免执行器的动作次数, 提高执行器的寿命。但是死区设置过大, 不但会影响调节系统的调节精度, 而且会造成调节滞后, 影响系统稳定性。
如果系统不能稳定, 死区过大, 死区的存在导致回调滞后, 下一个回调的波峰推迟出现。如果系统能够稳定且波动较小, 说明死区设置合理。合理的死区几乎不会造成回调滞后。
实际应用中, 死区的最小值对应副回路焦炉煤气和高炉煤气最小流量时对应的最大OP输出, 一般将其设置为常数
最大值对应副回路焦炉煤气最大流量的最小OP值, 为了能在工况变化的情况下获得准确的OP最大值, 我们取动态COG的流量百分值并进行附加而得出
4.3 偏置比例系数进行动态变化
双交叉限幅控制系统中偏置值采用固定常数, 偏置值越大, 变负荷时系统响应速度越快, 但系统经济性会有所降低;反之, 偏置值越小, 系统响应速度越慢, 但系统经济性会有所提高。
我们采用变偏置技术, 使偏置值依据当前流量大小进行调节, 流量大时响应速度更快, 流量小时时响应速度可以放缓。
对于高炉煤气其偏置值K2'的调整则根据K1'进行修正, λ为修正系数, 初始值为1。
其中Kmin为系数最小值, 初始值为0.4;Kmax为系数最大值, 初始值为1.4。
5 实施和效果
通过上述方法的应用, 改善了原有煤气站串级双交叉限幅控制中当加热炉负荷发生较大变化时煤气站无法及时跟进调节造成响应滞后和热值波动的情况, 系统投入使用后经过一段时间的参数优化, 控制和响应速度大幅提升, 效果明显改善。
虽然热值和压力达到了较快的响应, 但同时其波动幅度也有所增加, 对于这种惯性比较大的调节系统来说要同时达到既快又准的调节是比较困难的, 但这些方法对在响应加热炉的热需求变化, 改善加热炉的燃烧控制上是有益的。
摘要：热轧厂某产线煤气加压站采用三种煤气混合加压后向四座板坯加热炉进行供气, 随着使用年数的增加和设备的劣化, 其控制性能已无法满足工艺要求, 尤其是在大扰动下的响应速度问题上。2012年10月热轧厂对煤气加压站进行了技术改造, 使得原煤气站控制上存在的调节响应滞后的问题在此次改造得以消除, 取得了良好的使用效果。本文重点对改造前相关控制方案进行分析, 找出其中引起调节滞后的原因, 并针对性的在新系统中给予消除, 以满足煤气加压站的压力和热值控制需求。
关键词：煤气加压站,滞后,热值控制,串级控制,前馈控制
参考文献
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滞后系统 篇9
在2011年CCBN期间, 广电部门称三网融合试点一年来取得“三大突破”:制定有线宽带接入标准、建设全国有线电视网络互联互通平台、组建国家级有线电视网络公司。然而在笔者看来, 这三件事情可以说是广电部门推进三网融合的重要成就, 但要说成是三网融合的“突破”就不免有些夸大了。
IPTV“无米下锅”
三网融合国家战略既成, 顺势而为成为广电、电信部门双方共同的基调。
2010年前, IPTV的运营在上海、广东等地已经有了成功的案例。对电信企业来说, IPTV是竞争手段, 也是提升宽带价值的必经之路;对广电企业而言, IPTV则是除有线网络外的另一个用户渠道。因此, IPTV成为广电、电信共识的三网融合典型业务便不难理解了。
然而, IPTV试点的推进并非一帆风顺。除上海、南京、哈尔滨等在三网融合政策出台前就已经开通业务的城市外, 其他城市的IPTV业务至今未能实现试商用。
此前, 广电总局《关于三网融合试点地区IPTV集成播控平台建设有关问题的通知》中规定“中央设立集成播控总平台, 由中央电视台组织建设;中央电视台与地方电视台根据试点地区的实际情况, 组成联合体, 联合建立集成播控分平台”。
截至2011年3月, 中央及各试点城市的IPTV集成播控平台建设基本完成, 然而中央与试点城市播控平台的对接并未完全实现;试点城市集成播控平台与试点电信企业IPTV分发平台的对接, 受技术标准等因素的限制, 还需一段时间完成。因此, 尽管青岛联通等试点企业的内容分发平台及网络早就建成, 却不得不面临电视内容上“无米下锅”的困境。
与IPTV业务系统对接相比, 监管系统的对接更加滞后, 目前部分城市广电的监管平台建设还处在经费申请阶段。广电部门提出的把监管设备安装到电信网的传输核心节点、传输汇聚节点、传输边缘节点、用户终端的六级监管方案, 抛开电信系统的抵制不谈, 操作起来更是困难重重。
业务归属等关键问题未能达成协议
事实上, 试点电信企业与广电播控方的业务谈判背负太多相关方的利益纠葛。央视为中央播控平台, 地方播控平台则多为本省、市广播电视台, 双方既有合作又有竞争。内容提供方面, 播控方背后是央视、省台、市台、视频SP四方利益;各省有线网络公司虽已成立, 但电视台是其主要控股方, “台网联动”则是广电总局拟定的发展方向。
在业务谈判中, 业务归属、用户归属等问题上, 电信与广电双方都是全国一盘棋, 不肯轻易让步, 在广电总局与工信部层面尚未达成一致的情况下, 试点城市双方的谈判很难取得实质性进展。
此外, 由于IPTV国家标准未定、行业标准不统一, 不仅使广电、电信部门在播控、分发、监管平台对接方面存在障碍, 还给试点企业自身在设备选型、终端选型、BSS改造、增值及应用产品开发方面均带来不便。例如, 青岛联通与青岛海尔在合作建设三网融合数字社区过程中, 就不得不面对需要将海尔U-home数字家庭系统适应不同品牌、型号、软件版本机顶盒的挑战。
同样的道理, 较大的开发投入和不明朗的收益预期使游戏、应用等多数CP、SP不愿在电视屏上投入太多, 这就导致IPTV游戏、应用等产品和服务不论是数量还是质量均远远逊于互联网, 这种局面给试点企业的业务推广带来极大不利影响。
据悉, 国务院三网融合协调小组将不再要求各地上报试点实施方案, 今后地方可直接申请业务许可证开展业务。
发展本地业务模式是核心
尽管在一年的试点中, 出现了“上海模式”、“武汉模式”等成功模式, 但各地市场环境、网络状况不一, 很难照搬照抄。如何借鉴经验、因地制宜, 在笔者看来, 小心摸索也罢、大胆创新也罢, 创出一套适合本地三网融合业务发展的模式才是各地政府推进三网融合工作的核心。
以青岛和江苏为例, 2011年1月, 在三网融合试点城市青岛, 由市政府分别选定市南区弘信山庄、崂山区东城国际等4个小区由当地联通负责, 金色慧谷和慧园小区2个小区由当地广电负责, 建设三网融合试验小区。市政府规定, 广电和电信将分别实验数字电视、IPTV等三网融合业务, 试验期间试点业务不得向用户收取任何费用。试验时间的长短由运营商视用户反馈而定, 所有试验结束后, 有望在年内逐步将向全市进行推广。为此, 山东联通与山东广电达成约定, 先行推进试验小区建设, 用户管理、资费、利益分配等问题再行协商, 目前试点小区的IPTV用户已经可以看到各地卫视、山东、青岛等地60余套直播节目。
2011年3月, 江苏省三网融合工作协调小组办公室牵头发起成立江苏省三网融合发展联盟, 联盟包括广电、电信、电子信息和软件企业、高校和科研院机构, 产、学、研、用相关单位共谋三网融合发展大计。
可见, 虽然播控对接、合作协议、技术标准等三个难题起源于广电、电信两部门的主动权之争, 但是如果地方党委和政府能够从全市整体利益出发, 制定三网融合发展规划并主导实施, 通过政策、财政、税收等手段, 引导和协调属地广电、电信企业行为, 把握信息化趋势培育三网融合业务, 由此走出一条地方特色的三网融合发展道路也并非难事。
涨幅滞后股里可淘金 篇10
如果进一步看，在133只个股中，有一些业绩较好、增长可期的公司，是投资者可关注的“重中之重”。虽然这些股票的股价今年表现并不尽如人意，但从长期看，这些股票还是具有相当潜力，特别是这些股票还被基金重仓持有，股价有所表现只是时间问题。股价的涨跌最终应该是由公司基本面所决定的。
除了以下具体分析的公司外，我们还发现，有不少股票涨幅不大，但依然被券商研究员看好，投资评级是“推荐”或者“买入”。这些股票包括獐子岛(0020690)、中国银行(601988)、伊利股份(600887)、航天信息(60271)、华微电子(600360)、法拉电子(600563)、安徽合力(600761)、恒瑞制药(600276)、华胜天成(600410)、武汉中百(000759)、中集集团(000039)、中国联通(600050)、火箭股份(600879)、生益科技(600183)、深圳机场(000089)、盐田港(000088)、七匹狼(002029)等。
深赤湾A具有整合预期
由于深赤湾A(000022)的收购行动，让投资者增强了对公司的成长预期。
深赤湾A与青岛胜通海岸置业公司相关股东签署股权转让的原则协议，以5.325亿元的价格收购其75％的股权，购得青岛四方区北区的一块临海用地，用于码头开发建设。
资料显示，青岛四方港是青岛市近年规划的三大新港区之一，四方港区与前湾港区同处于胶州湾内，紧临环胶州湾高速和建设中的海湾大桥，交通极为便利，在前湾港区岸线资源极其紧张的背景下，是未来青岛港扩张集装箱码头的主要港区。
这一收购也强化了招商局的整合预期。母公司招商国际已经开始整合其下属港口资源，如果招商局要对深赤湾A进行整合，采用吸收合并的一体化整合可能性加大。
在资产收购带来的预期改善下，深赤湾A的估值折价有望逐渐减小。长江证券认为，至少应该给予公司市场平均估值水平。长期来看，招商局对港口业务的整合乃大势所趋，深赤湾A发展越好，在未来整合中的地位则越有利。从这个角度而言，这次收购股权或许还有另一重含义。
目前，国内港口行业2008年平均市盈率接近50倍。分析师给予公司2008年40倍的估值，公司2008年预测每股收益为1.02元，12个月目标价40元，维持推荐评级。
民生银行打造金融集团
银行股一直是机构追捧的对象。随着银行股的估值提高，银行股的走势也趋于震荡。在银行股中，招商银行、浦发银行涨幅较大，民生银行(600016).的涨幅则落后于大盘。民生银行是否能后来居上?
民生银行近日的参股行动令人瞩目。民生银行公告称，拟以现金方式认购陕国投本次非公开发行的A股普通股1 43亿股，认购价格为16.38元/股，支付金额约为23.4亿元。本次定向增发完成后，民生持有陕国投不低于25.04％的股份。根据约定，陕国投现第一大股东陕西省高速公路建设集团公司以适当方式减持后，民生银行与陕西省高速公路建设集团公司成为陕国投并列第一大股东。
民生将成为陕国投第一大股东预示着，陕国投未来将会被纳入民生银行的金融混业平台中，并与其他业务分支实现协同效应。
民生银行是国内第一家提出要做金融控股集团的股份制银行，其金融平台的构建一直在积极推进中，目标是实现一个包括银行、信托、基金、保险、金融租赁的金融集团。
申银万国分析师认为，虽然民生的实力暂时无法与大型银行、大型保险或中信、光大之类的大金融集团相比，但民营银行市场化运作的能力也不容小觑。民生银行参与陕国投定向增发，就是为了完成信托这一分支的打造。
从公司来看，民生银行在股份制银行中处于中上游，其综合素质与浦发、兴业、中信较为接近。上半年通过定向增发补充资本金后，公司重新回到发展快车道。民生银行未来发展的重点之一在于快速推动中间业务的增长，民生银行的中间业务在2006年增长超过150％，中间业务的高速发展将成为推动其业绩增长和盈利能力提高的重要因素之一。
国都证券认为，民生银行在不进行H股IPO的情况下，未来3年的每股收益分别为0.41元、0.61元和0.83元，基于民生银行较强的盈利能力和优良的资产质量，给予民生银行35倍的市盈率水平。这也就意味着民生银行合理估值水平为14.4元，未来12个月合理价值为21-4元，考虑到海通证券为其带来的收益增值，其合理价值为21.96元。
在H股IPO实行的情况下，民生银行的A股股价将由于H股发行摊薄利润而受到一定影响，H股IPO规模在10亿股到40亿股的规模时，其A股未来12个月合理价格为16.73～19.97元。
华联综超复合增长率40％
华联综超(600361)未来的业绩增长主要来源于门店数量的扩张以及门店扩张后的规模效应所带来的成本和费用的节约。目前公司整体战略将调整为在北京地区力争做到绝对优势，计划在2009年底前在北京拥有20家门店，长期达到30家门店。
据悉，今后华联综超在北京地区将以发展社区加百货店为主，其中百货部分公司除联营外，还将大力采取总代理模式，引进部分国外品牌，从而实现与其他百货品牌的错位经营。
公司目前成熟门店的内生增长率大约在10％左右，如果公司能以每年新增10家门店的速度扩张，新开门店在两年后进入快速增长期。
广发证券分析师认为，2007年公司仍将处于发展过程中的调整期，开店的成本和费用仍将吞噬公司的利润，但在北京地区的集中开店，将使公司可在2008年重新进入快速增长期，预计2008-2009年的复合增长率可达到40％左右。预计公司2007～2009年每股收益为0.54、0.756和1.05元，对应的市盈率为50、36和27倍。从估值角度来看，公司目前股价已经对2008年和2009年的增长有所体现，但考虑到奥运因素，建议投资者仍关注华联综超，在合适的价格区间进行增持。
贵州茅台增长超预期
贵州茅台(600519)是公认的绩优股，其股价在8月下旬连续上涨后，9月3日创出了新高，每股163.4元，成为了酒类板块的“领头羊”。随后它的股价又
出现了一轮下跌。9月26日收盘价为145.68元。
虽然说今年贵州茅台的市场表现并不很理想，但公司成长性依然不改，发展前景仍然较为看好。
从半年报分析，茅台业绩增长强劲，盈利能力不断提升。上半年，公司实现营业收入26.29亿元，同比增长30.57％；实现净利润8.497亿元，同比增长48.22％。每股收益为0.90元，净利润增长达到近3年各报告期中的最大增幅，增速超预期。
从产品看，高低度茅台酒和系列酒的毛利率均有所上升，整个酒类毛利率同比上升1.83个百分点，产品盈利能力持续提升。
主品牌和系列酒均实现快速增长，茅台酒高度酒供不应求的状况上半年表现突出，在其带动下，公司在低度酒和系列酒的营销上也取得成效，增长态势良好。
茅台酒主品牌的强定价权以及由此带来的愈来愈稳固的奢侈品定位仍然是其核心竞争力。
凯基证券将2007、2008、2009年茅台每股收益预估分别上调至2.27元、3.01元、3.53元，上调幅度分别为4.1％、7.1％、2.6％，目标价上调至165.6元。
广发证券认为，在不考虑2008年可能的提价因素的前提下，维持2007、2008年2.23元和3.07元的盈利预测，继续给予“买入”评级，建议投资者买入后长线持有。
宁波华翔战略转变获得进展
宁波华翔(002048)是上汽集团、一汽集团、东风集团和华晨金杯等国内汽车制造商的主要零部件供应商之一。近年来，公司确定了“供货产品由单一产品向总成、模块化供货方向发展”的战略，并在2006年取得突破性进展。
目前，宁波华翔有12家控股子公司，特别是去年公司并购重组了长春轿车消声器厂、公主岭市汽车内饰件公司、辽宁陆平机器股份有限公司，使公司的主营产品从单纯的橡塑类汽车零部件产品扩展到改装车业务和金属类零部件产品。
宁波华翔将投资3亿元在吉林公主岭经济开发区建设工业园。工业园主要用于汽车内外饰件总成等项目，并成为该公司在东北地区的主要生产基地。宁波华翔已经逐步从汽车零部件单一生产商向设计、研发、生产综合供应商转变。
天相投顾维持对公司2007年0.52元的业绩预测，将2008、2009年每股收益分别由0.76元、1.07元上调至0.77元、1.08元，维持“增持”评级。
金螳螂估值明显偏低
金螳螂(002081)是中国公共装饰业行业的龙头企业和第一品牌，已连续5年在行业评比中排名第一，公司也是目前行业中唯一的上市公司。
从今年中报的情况来看，由于公司向省外业务拓广力度的加大，省外项目接单量增长迅速。今年上半年，公司省外收入的占比已经达到了43％，这为公司进一步稳固行业第一的地位打下了坚实的基础。
2008年随着规模的进一步扩大和新项目的投产，公司盈利还能保持40％以上的增长。
滞后系统 篇11
调节阀是一种节流元件, 其流量特性取决于阀芯的形状, 主要有直线、等百分比、抛物线及快开等几种[1], 常用的调节阀主要是直线式调节阀和等百分比调节阀。
直线式调节阀在流量较小时, 调节流量变化相对值大, 结果是调节阀在小开度时, 调节作用太强, 系统不易控制而产生振荡;而在流量较大时, 调节流量变化相对值小, 导致在开度大时调节效果不明显,
等百分比调节阀的阀芯在其相对行程变化时, 引起的相对流量的变化与该点的相对流量成正比, 即同样的相对行程变化值, 在调节阀开度小流量小时, 调节的流量变化值就小, 易于控制;而在开度大流量大时, 调节的流量变化值大, 调节及时有效。
设等百分比调节阀在某一开度阀芯位移为l, 流量为q;全开位移为L, 流量为Q, 则其流量特性可表示为:
利用l=0, q=qmin, l=L, q=Q边界条件, 求解式 (1) 得:
P=lnR, q/Q=R 1/L-1, R=Q/qmin
而言, R=30。由此, 等百分比调节阀放大系数:
式 (2) 表明等百分比调节阀的放大系数不是定常数, 它与阀芯的开度l相关。
2一阶纯滞后系统控制模型
(1) 一阶纯滞后对象的传递函数。
将一阶惯性环节和纯滞后环节串联, 即得到对象的传递函数G1 (S) :
:T1———;K———数;θ———对象的滞后时间。
(2) 采样保持器的传递函数。
对于带有微处理器系统, D/A保持电路为零阶保持器, 其传递函数H (S) 为:
式中:T———采样保持时间 (采样周期) 。
(3) 系统放大系数。
被控对象的放大系数通常为定常数。如前所述, 等百分比调节阀的放大系数为非定常数, 它是一个随阀芯开度l变化的量, 因此在控制过程中进行单独处理。假设系统其他环节放大系数不变的部分为Kp, 则系统的放大系数表达式为:
K=Kp·Kv (3)
被控对象的传递函数
综上所述, 被控对象的传递函数G (S) 为:
3数字控制器的设计
3.1大林算法数字控制器
对于具有较大纯滞后的过程控制, 要严格控制好系统输出的超调量, 按常规的PID算法来控制效果不佳, 采用大林算法则可达到较好的效果。大林算法所设计的数字控制器是使闭环系统的传递函数为一个延时环节和一个惯性环节相串联[2], 且具有与被控对象相等的纯滞后θ, 即
为使闭环系统稳定而不出现振铃现象, 式中闭环系统的时间常数τ≥T1;纯滞后θ=NT, T为采样周期, N为整数, 且N>0, 即滞后时间是采样周期的整数倍则在域内
在Z域内大林算法数字控制器D (Z) 写为:
大林算法数字控制器的差分方程为:
式中:U (M) ———本次数字控制器的输出电压值;U (M-1) ———前次的输出值;U (M-N-1) ———前N+1次输出值;E (K) ———本次测量的数字控制器输入偏差值;E (K-1) ———前次输入偏差值。
Tτ, a1、a2为定常数。通过测量系统的飞升曲线可以求得被控对象的放大系数K、时间常数T1值, 记录此时的调节阀芯的开度l, 由式 (2) 、式 (3) 可计算出Kp。由于Kv随阀芯开度变化, K值的大小与数字控制器本次的输出电压值U (M) 有关, 在式 (5) 中, b1、b2是与U (M) 相关的变量。
3.2数字控制器输出电压的近似解
假设在系统的输出达到稳态值后, 阀芯的开度为l0, 则式 (2) 写为:
式中:Kv0———定常数, 是调节阀开度为l0时调节阀的放大系数。
K=Kp·Kv=R (l-l0) /LK0, K0=KpKv0
式中:K0———定常数, 是调节阀开度为l0时的系统放大系数。
U (M) =A+R (l0-l) /LB。
考虑到阀芯的开度l与数字控制器的输出U (M) 成正比, 即:
式中:U0———阀芯开度为l0时控制器的输出电压值, 则:
差分方程式 (6) 一般求其近似解, 展开R (U 0-U (M) ) /Umax得:
式 (8) 即为数字控制器输出电压的近似解, 计算相对误差小于1.5%, 其中α=lnRUmax。当数字控制器的输入偏差值为零时, B=0, 此时U (M) =A, 这表明系统达到平衡系统的输出值是一个定常数
通常等百分比调节阀的相对行程在0.75～0.85范围内调节较为合适, 取l0=0.8L。例如, Umax=255 (8位D/A输出字) , U0=0.8Umax, R=30, 则:
式 (8) 、式 (9) 输出电压值的计算在各种微处理控制系统中很容易实现。
4控制策略
4.1大林算法数字控制器的调节范围
设系统的输出值为Y, 则Y (M) =K·U (M) , Y0=K0·U0。若等百分比调节阀的相对行程在0.75～0.85范围调节, 则:
U (M) =0.75Umax, U0=0.8Umax, 输出:
则大林数字控制器对系统输出的可调节范围:
式 (10) 表示若系统输出值在[0.77Y0, Y0]范围内, 数字控制器实现系统的无超调控制, 且运算的相对误差≤1.5%。
超出调节范围的控制
007708的计算误差增加, 输出Y值越小, 误差越大。由式 (6) 、式 (7) 可知, 在进行线性化处理时, 大林数字控制器的输出值比理论值的要求偏小, 即在系统启动初期, 数字控制器的输出值比要求值小得多, 从而使系统调节时间过长。此时可根据被控对象的特性实施定值控制, 反复试验后确定数字控制器的输出给
当因外界干扰而使系统输出Y>Y0时, 表明系统已经超调, 此时数字控制器应关闭。
综上所述, 数字控制器的输出U (M) 表示为:
5结论
(1) 等百分比调节阀的比例系数的线性化, 决定大林算法数字控制器对系统输出的调节范围。当系统输出超出该调节范围时, 数字控制器采用BangBang控制方式。
(2) 系统的输出调节范围[0.77Y0, Y0]是在假设等百分比调节阀的阀芯开度为l0=0.8L的条件下求得的, 当假设条件改变时, 系统输出的可调节范围值也随之改变。
(3) 本数字控制器应用于焙烧燃油炉控制系统, 每吨工件油耗从220kg降至175kg, 同时保证了
摘要：根据一阶纯滞后系统的控制模型设计了大林算法的数字控制器, 在对等百分比调节阀的放大系数进行线性化处理后, 提出便于计算的数字控制器电压输出近似表达式, 讨论了数字控制器对系统输出的可调节范围, 给出了等百分比调节阀的控制策略。
关键词：等百分比调节阀,一阶纯滞后系统,大林算法,数字控制器,控制策略
参考文献
[1]厉玉鸣.化工仪表及自动化[M].北京:化学工业出版社, 2006.