時滯控制系統

滯後是指一個事物的出現或發展比預計的時間晚，或比相關聯的其他事物的出現或發展晚。滯後有因停滯或阻滯而落後的意思。

在控制理論中，滯後指在時間上被控變量的變化落後於擾動變化，是一種十分常見的現象。因為在實際工業生產中，控制通過往往不同程度的存在滯後情況。例如在熱交換器中，載熱介質對物料出口温度的影響會因介質需要經過傳輸管道而滯後； ^[1]  在水箱裝置中，也是由於送水管道的存在，在上水的過程中會有箱內水位的上漲量短時間內落後於送水量的情況。

一般將控制系統中的滯後分為容量滯後和純滯後。

容量滯後是指，物料或能量傳輸到被測過程（對象）時由於遇到被控過程的阻力而導致對於擾動的響應在時間上存在延遲。 ^[1] 

一般容量滯後是由物理慣性或軟硬件設備響應速度有限所引起的。

純滯後是指，在物料、能量或信號傳輸過程中由於傳輸速度有限而產生的延遲。 ^[1] 

一般純滯後就是指由傳輸速度限制導致的滯後。

一般將純滯後時間與時間常數之比大於0.3的過程稱為大滯後過程。大滯後過程屬於較難的控制過程。 ^[1] 

時滯控制系統就是指考慮上述所説的時間滯後情況後設計的控制系統，這類控制系統可以對時間滯後情況進行一定的改善或補償，以降低時間滯後對系統帶來的不利影響。

滯後對控制系統的品質有很不利的影響，由於滯後的存在，往往會導致擾動無法及早察覺，控制作用無法及時奏效，造成控制效果不好甚至無法控制。因此針對滯後現象設計的控制系統一直是控制科學中十分關注的問題。

採樣控制是一種定週期的斷續控制方式，即控制器以一定時間間隔採樣一次被控參數，與設定值比較後經控制規則產生控制信號，只要該時間間隔大於純滯後時間，就可以逐漸修正控制系統的不穩定狀態。

該方法犧牲了控制速度，採取等待的方式避免控制器因為純滯後產生過反應、過操作。這是一種比較簡單粗糙的解決方案，對於精度和速度要求不高的系統較為適用。

為了改善大滯後系統的品質，1957年O.J.M.Smith提出了一種以過程模型為基礎的大滯後預估補償控制方法，故稱為Smith預估補償控制。

該方法按照對象特性，設計一種模型加入到反饋控制系統，估計出對象在擾動作用下的動態響應，提早進行補償，使控制器提前動作，從而降低超調量，加速調節過程。