纯滞后控制系统.docVIP

过 程 控 制 实验报告 实验名称： 纯滞后控制系统 班级： 姓名： 学号： 实验 一、实验目的 通过本实验， 了解纯滞后系统的常规控制方法和史密斯补偿控制方法。 实验原理 1) 在纯滞后系统控制中，为了充分发挥PID的作用，改善滞后问题，主要采用常规PID的变形形式：微分先行控制和中间微分控制。 微分先行控制和中间微分控制都是为了充分发挥微分作用提出的。微分的作用是导前，根据变化规律提前求出其变化率，相当于提取信息的变化趋势，所以对滞后系统，充分利用微分作用，可以提前预知变化情况，进行有效的“提前控制”。 微分先行和中间微分反馈方法都能有效地克服超调现象，缩短调节时间，而且不需特殊设备。因此，这两种控制形式都具有一定的实际应用价值。但是这两种控制方式都仍有较大超调且响应速度很慢，不适于应用在控制精度要求很高的场合。 2) 史密斯补偿控制的基本思路是：在控制系统中某处采取措施（如增加环节，或增加控制支路等），使改变后系统的控制通道以及系统传递函数的分母不含有纯滞后环节，从而改善控制系统的控制性能及稳定性等。 三、实验内容 假设系统传递函数为 为 图1 串联PID控制方案和微分先行控制方案 画出该系统的Simulink仿真图 图2 常规PID控制的Simulink仿真图＝0.77，＝0.1232，＝1.2 。 调整后的系统阶跃响应图如下： 图4 常规PID调整后阶跃响应图 3）根据常规PID控制器参数，计算串联PID控制和微分先行控制参数。画出Simulink仿真图图 串联PID控制Simulink仿真图Simulink仿真图 Simulink仿真图Simulink仿真图=Kp+ = =Kp 因此得：=0.45=0.12 =2.6或者=0.32 =0.12 =3.75 =0.45=0.12 =2.6的串联PID控制阶跃响应图A如下： 图7 串联PID控制阶跃响应图A 与此时对应的微分先行控制阶跃响应图如下: 图8 微分先行控制阶跃响应图A =0.32 =0.12 =3.75的串联PID控制阶跃响应图B如下： 图9 串联PID控制阶跃响应图B 与此时对应的微分先行控制阶跃响应图如下: 图10 微分先行控制阶跃响应图B 采用微分先行控制比串联PID控制能有效地减小了系统的超调量。 画出该系统的Simulink仿真图。并给出。仿真图系统的Simulink仿真图的Simulink仿真图 图的 图14 被控对象模块增加随机信号 被控对象模块增加0.8~1.2的随机信号Simulink图如下： 图15 被控对象模块增加0.8~1.2的随机信号Simulink图 此时的阶跃响应图如下： 图16 被控对象模块增加0.8~1.2的随机信号阶跃响应图 被控对象模块增加0.8~1.2的随机信号史密斯补偿控制的