《表2 仿真系统参数：热定型过程织物单位面积质量在线控制系统建模及其滞后补偿控制设计方案》

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《热定型过程织物单位面积质量在线控制系统建模及其滞后补偿控制设计方案》

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下面将对基于单位面积质量对象模型设计的比值-Smith预估控制系统进行仿真验证。为了说明本文设计方案的优越性，将其与单纯的比值控制系统进行对比。分别在Matlab环境下搭建上述2种控制系统的模型，相应的模型参数设置见表2。在仿真过程中，设定目标单位面积质量为160 g/m2，分别考察上述2个系统对目标单位面积质量的阶跃响应情况，所得结果见图7。由图7可以看出：2个系统均能够在有限时间内跟踪到目标单位面积质量，但纯比值控制系统的调节时间约为50 min，具有明显的振荡和超调现象，峰值误差高达50%；而比值-Smith控制系统可以很快到达稳态值，其调节时间仅为9 min，没有出现振荡和超调现象。为了进一步对比控制效果，在t=50 min处，将目标单位面积质量调整为170 g/m2，2个系统的响应曲线趋势与上述分析结果基本一致。对比分析结果表明，比值-Smith预估单位面积质量控制系统有克服了单位面积质量控制中存在的大滞后非线性问题，较好地抑制了系统响应的振荡和超调，大幅度缩减了系统的调节时间，提高了控制的稳定性和精度。其原因是比值-Smith控制系统中预估对象的设置实现了系统输出的超前反馈功能，可将没有被滞后的输出量提前反馈到控制器的输入端，控制信号可以做出及时调整，使系统输出快速、准确地跟踪到设定值，因此，有效抑制了滞后非线性的影响，提高了控制的稳定性和精度。