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    在經(jīng)典的U型硅碳棒控制方案中，U型硅碳棒環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能影響很大，它能很好的阻止偏差的變化，有助于減少系統(tǒng)的超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)趨于穩(wěn)定，但其對(duì)干擾比較敏感，不利于系統(tǒng)的魯棒性。圖2._5是一個(gè)比例積分PI調(diào)節(jié)的時(shí)滯系統(tǒng)，下面將簡(jiǎn)要探討一下當(dāng)在其前向通道中加入U(xiǎn)型硅碳棒環(huán)節(jié)后，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的變化。從上式可以看出，通過(guò)合適的選擇U型硅碳棒環(huán)節(jié)中的時(shí)間常數(shù)，就可以使被控對(duì)象從原來(lái)的二階加純滯后變成簡(jiǎn)單的一階純滯后。此時(shí)只需要調(diào)節(jié)PI環(huán)節(jié)中的Kc和T.就能保證系統(tǒng)有一定的衰減度，從而改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，最終保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。從上面的分析可知，適量的U型硅碳棒作用對(duì)系統(tǒng)是有益的，但U型硅碳棒作用也不能太強(qiáng)，否則將會(huì)破壞系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，降低系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。U型硅碳棒作用對(duì)于減少系統(tǒng)的超調(diào)量、克服振蕩等作用還是比較明顯的。而在圖2._5中，U型硅碳棒環(huán)節(jié)的輸入是偏差經(jīng)過(guò)PI環(huán)節(jié)后的輸出值，所以實(shí)際上的U型硅碳棒環(huán)節(jié)不能真正起到對(duì)參數(shù)變化速度進(jìn)行校正的目的，因而克服系統(tǒng)的超調(diào)也是有限的。而U型硅碳棒先行的控制思想是:它是將U型硅碳棒環(huán)節(jié)移到反饋通道中來(lái)，通過(guò)對(duì)被調(diào)量進(jìn)行U型硅碳棒，從而達(dá)到對(duì)系統(tǒng)性能的改善:U型硅碳棒先行的結(jié)構(gòu)圖為圖2.6所示。比較式(Z.Zo)和式(2.1g>可以看出，系統(tǒng)的特征方程相同，說(shuō)明兩系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程的動(dòng)態(tài)性能是一樣的。但是在給定作用下，U型硅碳棒先行缺少了一個(gè)零點(diǎn)，所以U型硅碳棒先行系統(tǒng)的超調(diào)量較小，特別是當(dāng)負(fù)荷擾動(dòng)一樣時(shí)，U型硅碳棒先行控制方案還是比較可取的。下面通過(guò)實(shí)例來(lái)比較常規(guī)PI加U型硅碳棒和U型硅碳棒先行兩種方案的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。取系統(tǒng)對(duì)象為一階慣性環(huán)節(jié)加純滯后，參數(shù)為K=2,T=4,z=4，系統(tǒng)輸入幅值為10的階躍信號(hào)，并加入10%的階躍擾動(dòng)。仿真輸出如圖2.7所示。圖((b)中的曲線1是U型硅碳棒時(shí)間幾二0.5時(shí)的輸出，曲線2為幾二1.5時(shí)的輸出。

    從仿真圖形中可以看出，U型硅碳棒先行控制系統(tǒng)和U型硅碳棒處在前向通道中相比，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能差別不大，不過(guò)U型硅碳棒先行的最大超調(diào)量比起U型硅碳棒處在前向通道的最大超調(diào)量較小，但U型硅碳棒先行控制系統(tǒng)曲線的上升時(shí)間較為緩慢?？梢?jiàn)，U型硅碳棒先行是以犧牲上升時(shí)間來(lái)?yè)Q取較小的超調(diào)量的，并且系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能的改變不具有突破性。而且U型硅碳棒時(shí)間過(guò)大時(shí)系統(tǒng)將不穩(wěn)定。由上面的分析可知，U型硅碳棒控制器算法簡(jiǎn)單，魯棒性強(qiáng)，被廣泛應(yīng)用在各種工業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)，但是在時(shí)滯過(guò)程中的應(yīng)用具有一定的限制。對(duì)于時(shí)滯較大的系統(tǒng)，常規(guī)U型硅碳棒調(diào)節(jié)方案就無(wú)法滿足工藝上的要求，但是，可以將它與其他的方法結(jié)合起來(lái)改善時(shí)滯過(guò)程的控制效果，從而可以繼續(xù)發(fā)揮U型硅碳棒控制效果。

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