[0047] 本发明方法主要是针对水泥生产线上熟料冷却过程的应用，熟料冷却过程是通过水泥熟料在篦冷机篦床上的压力变化来对篦冷机篦速进行调节的，从而保证水泥熟料的充分冷却。当篦床压力过大时控制篦速增大，从而减小水泥熟料厚度(篦压)；当篦床压力较小时控制篦速减小，进而增大水泥熟料厚度。篦压为系统输出量、篦冷机为系统被控对象、篦冷机篦速为系统控制输入量，系统需要设定适当的篦压大小。
[0048] 本发明方法的步骤包括：
[0049] 步骤1、设计Smith控制结构，具体步骤是：
[0050] 1.1首先，传统的Smith控制结构如图1所示。
[0051] 1.2根据步骤1.1可知，水泥熟料冷却过程的输出篦压y与设定篦压r之间的闭环传递函数为：
[0052]
[0053] 其中， Gc(s)、Gp(s)、Gm(s)、Gm0(s)分别表示前馈控制器、篦冷机被控对象、篦冷机近似数学模型、不包含时间延迟项的篦冷机近似模型传递函数，r、d、y分别表示设定篦压、干扰输入、系统输出篦压。
[0054] 1.3水泥熟料冷却过程的输出篦压y与干扰输入d之间的闭环传递函数为：
[0055]
[0056] 1.4如果模型准确，即Gp(s)＝Gm(s)时：
[0057]
[0058]
[0059] 可以知道，输出的闭环传递函数的特征方程中并没有过程模型的时间延迟项。
[0060] 步骤2、改进的二自由度Smith控制结构的设计，具体步骤是：
[0061] 2.1二自由度Smith控制结构如图2所示。
[0062] 2.2根据步骤2.1可知，水泥熟料冷却过程的输出篦压y与设定篦压r之间的闭环传递函数为：
[0063]
[0064] 2.3水泥熟料冷却过程的输出篦压y与干扰输入d之间的闭环传递函数为：
[0065]
[0066] 2.4假设模型准确，即Gp(s)＝Gm(s)时：
[0067] Gyr(s)＝Gc’(s)Gp(s)
[0068] Gyd(s)＝[1‑Gm(s)Q(s)]Gp(s)
[0069] 可以知道，Gyr(s)和Gc’(s)是相关的，而Gc’(s)是和前馈控制器Gc(s)相关的，Gyd(s)和Q(s)是相关的，而且这两个控制器Gc(s)和Q(s)是可以单独的进行设计。
[0070] 考虑到水泥熟料冷却过程在实际工业上所采用的篦冷机型号的不确定性，或篦冷机数学模型的不匹配性，接下来我们分别针对一、二阶惯性加时滞过程模型来分析水泥熟料冷却过程的系统控制策略。
[0071] 步骤3、根据水泥熟料冷却过程的一、二阶惯性加时滞过程模型，设计二自由度Smith预估控制器并进行参数的整定，具体是：
[0072] 3.1首先建立水泥熟料冷却过程的一阶加时滞过程模型传递函数传递函数：
[0073]
[0074] 其中，K是冷却过程增益，T是冷却过程时间常数，θ是控制延迟时间。
[0075] 3.2假设水泥熟料冷却过程期望的闭环传递函数Gq(s)为：
[0076]
[0077] 其中，η表示可调节的控制参数。
[0078] 3.3根据步骤3.2，选取PI形式设计水泥熟料冷却过程的前馈控制器Gc(s)：
[0079]
[0080] 其中， KP和TI分别表示为前馈控制器的比例增益和积分时间常数，且 TI＝T。
[0081] 3.4利用内模控制原理，将水泥熟料冷却过程模型Gm(s)分解为：
[0082] Gm(s)＝Gm0(s)*G+(s)
[0083] 其中，G+(s)是水泥熟料冷却过程模型中不可逆的部分。
[0084] 3.5基于水泥熟料冷却过程稳定性要求设计干扰抑制控制器Q(s)为：
[0085]
[0086] 其中，F(s)为内模控制低通滤波器，形式如下：
[0087]
[0088] λ是一个调节参数；r是阶次；αi的约束为： 这里，p1,...,pn表示过程被控对象中存在的极点。
[0089] 3.6根据步骤3.5计算得到α值：
[0090] α＝T[1‑(1‑λ/T)2e‑θ/T]
[0091] 3.7然后考虑篦冷机型号的不确定性，或篦冷机数学模型的不匹配性，建立系统的二阶加时滞过程模型如下所示：
[0092]
[0093] 其中，T1、T2为水泥熟料冷却过程模型时间常数。
[0094] 3.8根据步骤3.2，并考虑二阶水泥熟料冷却过程系统的振荡特性选取PID形式设计系统前馈控制器Gc(s)：
[0095]
[0096] 其中，可得控制器的各个参数为：
[0097] 3.9基于二阶过程，选择滤波器的形式为：
[0098]
[0099] 3.10根据步骤3.9可以设计二阶过程的干扰抑制控制器Q(s)为：
[0100]
[0101] 3.11根据步骤3.5中的αi的约束计算得到α1、α2值(其中p1＝‑1/T1，p2＝‑1/T2)，然后得到控制器Q(s)并作用于水泥熟料冷却过程的篦冷机。
[0102] 3.12在获得控制器参数后，有时可能需要进一步的微调以获得完美的控制器作用于水泥熟料冷却过程的篦冷机。
