过程控制作业,基于MatlabPID整定.docVIP

《过程控制》 课程设计报告 题 目： PID整定方法的比较研究 姓 名： 学 号： 专 业： 自动化 年 级： 指导教师： 年 月 日 目 录 任务书……………………………………………………………………………3 参数计算…………………………………………………………………………4 PID整定 3.1临界比例度法整定……………………………………………………5 3.2减振荡法整定…………………………………………………………7 3.3应曲线法整定…………………………………………………………8 4，问题总结…………………………………………………………………………11 4.1小结……………………………………………………………………11 4.2三种整定方法的比较…………………………………………………11 4.3 P、PI控制效果的比较………………………………………………12 4.4设计过程中遇到的问题及解决方法…………………………………12 5，心得体会…………………………………………………………………………13 1 任务书 1.1、设计题目 PID整定方法的比较研究 1.2、设计任务 设计水槽水位单回路控制系统如图1所示： 在阀门开度?u 阶跃变化50%时，测得液位的响应数据如表1 所示： (1)液位必须控制在一定范围内，否则会影响系统的稳定运行，出现安全事故。液位测量变速器的测量范围为100?400mm。已知测量变送环节均为线性测量变送元件。 (2)控制系统采用DDZ-III 型仪表，输入输出信号为标准电流信号。 (3)阀门为直线特性。 1.3、设计内容 1、用具有纯滞后的一阶惯性环节近似该被控过程的数学模型 2、分别用临界比例度法、衰减振荡法、反应曲线法整定P，PI 控制器参数 3、利用 MATLAB/SIMULINK 构建单回路控制系统模型 4、比较不同整定方法的控制效果 5、比较P、PI 控制效果 2 计算 采用两点法计算参数Т，δ， τ 由：T= (t2-t1)/{ln[1-y0(t1)]-ln[1-y0(t2)]} τ={t2ln[1-y0(t1)]-t1ln[1-y0(t2)]}/{ln[1-y0(t1)]-ln[1-y0(t2)]} 得： T 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Y* 0.000 0.000 0.028 0.192 0.363 0.569 0.730 t/min 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 … ∞ Y* 0.840 0.922 0.968 0.990 1 1 1 表2 Y*(t1) Y*(t2) Т τ 0.028(0.4) 0.569(1.0) 0.737 0.379 0.192(0.6) 0.840(1.4) 0.494 0.495 0.363(0.8) 0.968(1.8) 0.334 0.648 表3 由表3得： Т=（0.737+0.494+0.334）/3=0.522 τ=（0.379+0.495+0.648）/3=0.507 K=(340.5-200.1)/50=2.808 G(s)=2.808e^(0.507s)/(0.522s+1) 检测变送K1=(20-4)/（400-300）=0.053 调节阀开度K2=100/16=6.25 MATLAB/SIMULINK 构建单回路控制系统模型图 3 PID整定 3.1临界比例度法 具体整定步骤如下： ① 将控制器的积分时间TI置于最大（ TI =∞） ，比例带置为较大的数值, 把系统投入闭环运行。 ②系统稳定后，施加一个阶跃输入；减小比例度，直到出现等幅振荡为止。记录临界比例带和等幅振荡周期。 ③ 根据和 ，采用表1中的经验公式，计算控制器各参数。 表1采用临界比例度法的整定参数 整定参数 控制规律 δk T