过程控制系统的MATLAB实验..doc

过程控制系统的MATLAB实验 ————用MATLAB中的simulink模块构建控制系统 建立系统数学模型 给系统加入一个输入（单位阶跃）扰动，测量其输出变化曲线。 按照反应曲线法（书中77页、33页）确定对应于输出曲线的传递函数。 Ko=5/1=5 tao=3 y=5*.0632=3.16 对应横坐标 T+tao=8.461 To=5.461 Go(s)=5e-3s/5.461s+1 建立一个简单控制系统，测量控制系统的过渡过程及品质指标 学会使用simulink模块，根据要求能够建立仿真系统并进行系统仿真。 设一流量控制系统如图所示，对象的传递函数为：。采用PID控制器。 试建立simulik仿真系统进行仿真；（画出控制系统框图） 采用P控制器、比例作用（proportional）为10; C=0.96 第一峰值=1.446 第二峰值=1.089 B=1.446-0.96= B`=1.089-0.96 衰减比n=B/B` 超调亮σ=B/C 余差e=r-C=1-0.96 过渡过程时间Ts=4.6s 采用PI控制器、比例作用（proportional）为10, 积分作用（integral）为5; C=1 第一峰值=1.527 第二峰值=1.172 B=1.527-1= 0.527 B`=1.172-1=0.172 衰减比n=B/B` 超调亮σ=B/C 余差e=r-C=1-1=0 过渡过程时间Ts=1.95s 采用PID控制器，比例作用（proportional）为10, 积分作用（integral）为5和微分作用（derivative）为0.3。 C=1 第一峰值=1.362 第二峰值=1.053 B=1.362-1=0.362 B`=1.053-1=0.053 衰减比n=B/B` 超调亮σ=B/C 余差e=r-C=1-1=0 过渡过程时间Ts=1.35s 观察并记录：在②、③和④的情况下的衰减比，超调量，余差，过渡过程时间。 采用P控制器，改变比例作用（proportional）从0.1到3。观察输出曲线的变化，用根轨迹理论说明为什么？ Kp=0.1 Kp=0.5 Kp=1.3 Kp=2 Kp=3 采用P、PI和PD控制器验证参数变化对输出的影响 设一流量控制系统如图1所示，对象的传递函数为：。 1）、采用P控制器，令增益分别为：10；30；60，观察输出变化。 ①、超调量；②、误差；③、震荡情况。 Kp=10 C=0.789 第一峰值B=0.817 超调量=B/C= 误差=1-C= 震荡情况：ts=0.508 Kp=30 C=0.918 第一峰值B=1.100 超调量=B/C= 误差=1-C= 震荡情况：ts=0.53s, Kp=60 C=0.958 第一峰值B=1.276 超调量=B/C= 误差=1-C= 震荡情况：ts=0.581s 2）、采用I控制器，令积分强度分别为：1；20；30，观察输出变化。 ①、超调量；②、误差；③、震荡情况。 Ki=1 C=1 第一峰值B=1.021 超调量=B/C= 误差=1-C=0 震荡情况：ts=5.48s Ki=20 C=1 第一峰值B=1.860 超调量=B/C= 误差=1-C= 震荡情况：ts=42.38s Ki=30 C=∞ 第一峰值B= 超调量=B/C= 误差=1-C= 震荡情况：ts=s 3)、采用PD控制器，令增益为：200，微分强度分别为：1；5；10，观察输出变化。 ①、超调量；②、误差；③、震荡情况。 Kd=1 C=0.987 第一峰值B=1.430 超调量=B/C= 误差=1-C= 震荡情况：ts=0.430s Kd=5 C=0.987 第一峰值B=1.127 超调量=B/C= 误差=1-C= 震荡情况：ts=0.2s Kd=10 C=0.987 第一峰值B= 超调量=B/C= 误差=1-C= 震荡情况：不震荡 验证在不同控制参数下的输出变化 观察在不同的P、I和D数值下的输出变化（通过观察，了解在数值增加或减少过程中，系统输出是：震荡或不震荡；误差变大或减小；超调量变大或减小；过渡过程时间变长或缩短等）。 以上实验为第一次实验报告内容。下面的实验为第二次实验报告内容。 PID控制器参数的工程整定 理想PID 或 在MATLAB的simulink模块中的PID控制器参数分别为： 或 比例作用（proportional）强度是：（为比例度） ； 积分作用（integral）强度是：（为积分时间） ； 微分作用（d