过程控制新版系统的MATLAB实验.docVIP

过程控制系统MATLAB试验

————用MATLAB中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，测量其输出改变曲线。

根据反应曲线法（书中77页、33页）确定对应于输出曲线传输函数。

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，测量控制系统过渡过程及品质指标

学会使用simulink模块，依据要求能够建立仿真系统并进行系统仿真。

FCFT图1.流量控制系统设一流量控制系统图所表示，对象传输函数为：。采取PID

FC

FT

图1.流量控制系统

试建立simulik仿真系统进行仿真；（画出控制系统框图）

采取P控制器、百分比作用（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

采取PI控制器、百分比作用（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=0.527B`=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

采取PID控制器，百分比作用（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=0.362B`=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

观察并统计：在②、③和④情况下衰减比，超调量，余差，过渡过程时间。

采取P控制器，改变百分比作用（proportional）从0.1到3。观察输出曲线改变，用根轨迹理论说明为何？

Kp=0.1

Kp=0.5

Kp=1.3

Kp=2

Kp=3

采取P、PI和PD控制器验证参数改变对输出影响

设一流量控制系统图1所表示，对象传输函数为：。

1）、采取P控制器，令增益分别为：10；30；60，观察输出改变。

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）、采取I控制器，令积分强度分别为：1；20；30，观察输出改变。

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)、采取PD控制器，令增益为：200，微分强度分别为：1；5；10，观察输出改变。

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

验证在不一样控制参数下输出改变

观察在不一样P、I和D数值下输出改变（经过观察，了解在数值增加或降低过程中，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）。

以上试验为第一次试验汇报内容。下面试验为第二次试验汇报内容。

PID控制器参数工程整定

理想PID

或

在MATLABsimulink模块中PID控制器参数分别为：

或

百分比作用（proportional）强度是：（为百分比度）；

积分作用（integral）强度是：（为积分时间）；

微分作用（derivative）强度是：（为微分时间）。

请用函数作为对象传输函数建立一个反馈控制系统，采取工程整定法中临界百分比度法和衰减曲