串級控制系統(tǒng)整定實驗報告

1、 串級控制系統(tǒng)仿真一、實驗?zāi)康?1)掌握動態(tài)模型的創(chuàng)建方法.。(2)掌握串級控制系統(tǒng)整定方法。(3)了解控制系統(tǒng)的特點。（4）了解串聯(lián)控制系統(tǒng)的特點。二、串級控制系統(tǒng)原理.串級控制系統(tǒng)：就是由兩個調(diào)節(jié)器串聯(lián)在一起，控制一個執(zhí) 行閥，實現(xiàn)定值控制的控制系統(tǒng)。. 串級控制系統(tǒng)的通用方框圖：.串級控制系統(tǒng)特點：（1）改善了被控過程的動態(tài)特性。 （2）提高了系統(tǒng)的工作頻率。 （3）具有較強的抗擾動能力。 （4）具有一定的自適應(yīng)能力。.兩步整定法 （1）工況穩(wěn)定時，閉合主回路，主、副調(diào)節(jié)器都在純比例作用的條件下，主調(diào)節(jié)器的比例度置于100%，用單回路控制系統(tǒng)的衰減曲線法整定，求取副調(diào)節(jié)器的比例度和操作周

2、期。 （2）將副調(diào)節(jié)器的比例度置于所求得的數(shù)值上，把副回路作為主回路中的一個環(huán)節(jié)，用同樣方法整定主回路，求取主調(diào)節(jié)器的比例度和操作周期。三、實驗步驟（1）啟動計算機，運行MATLAB應(yīng)用程序。（2）在MATLAB命令窗口輸入Smulink,啟動Simulink。（3）在Simulink庫瀏覽窗口中，單擊工具欄中的新建窗口快捷按鈕或在Simulink庫窗口中選擇菜單命令File New Modeel,打開一個標(biāo)題為“Untitled”的空白模型編輯窗口。（4）設(shè)被控對象的傳遞函數(shù)為：，要求被調(diào)量始終維持在設(shè)定值。設(shè)計一個串級控制系統(tǒng)，并且要求控制系統(tǒng)的衰減率為75%，靜態(tài)誤差為零。用MATLAB

3、創(chuàng)建仿真模型。（5）按兩步整定法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)。（6）按步驟（5）的結(jié)果設(shè)置調(diào)節(jié)器參數(shù)，啟動仿真，通過示波器模塊觀測并記錄系統(tǒng)輸出的變化曲線。（7）施加內(nèi)擾，觀測系統(tǒng)運行情況。. 衰減曲線法整定參數(shù)計算表：控制規(guī)律調(diào)節(jié)器參數(shù)P2PI1.20.5PID0.80.30.1四、系統(tǒng)曲線及其整定參數(shù)1、內(nèi)回路系統(tǒng)的整定 利用MATLAB軟件進行整定，置內(nèi)回路調(diào)節(jié)器積分時間為零，微分時間為零，比例帶為較大值，并將系統(tǒng)投入運行。改變調(diào)節(jié)器的數(shù)值，直到系統(tǒng)出現(xiàn)4：1的衰減震蕩過程。此時調(diào)節(jié)器的參數(shù)為=10，=0，=0實驗原理圖：整定的系統(tǒng)曲線如下：2、外回路系統(tǒng)的整定 利用MATLAB軟件進行整定，內(nèi)回路調(diào)

4、節(jié)器不變，置外回路調(diào)節(jié)器積分時間為零，微分時間為零，比例帶為較大值，并將系統(tǒng)投入運行。改變調(diào)節(jié)器的數(shù)值，直到系統(tǒng)出現(xiàn)4：1的衰減震蕩過程。如圖：此時的比例帶0.8 =1.8，= 153 ，=2.25則計算出的PID參數(shù)為： =1.8 ，=0.039 ，= 27.54 。對上述計算參數(shù)進行調(diào)整，直到曲線更好的出現(xiàn)4：1的衰減震蕩過程。實驗原理圖：整定曲線如下：六、實驗結(jié)果分析(1) 串級控制系統(tǒng)由于副回路的存在，提高了系統(tǒng)的工作頻率，減小了振蕩周期，在衰減系數(shù)相同的情況下，縮短了調(diào)節(jié)時間，提高了系統(tǒng)的快速性。（2）將計算的參數(shù)設(shè)置為PID參數(shù)，得到的曲線整體形狀已經(jīng)達到了預(yù)期要求，但超調(diào)量和衰減率還沒有達到要求，故需要進一步細調(diào)。（3）對上述系統(tǒng)經(jīng)行細調(diào)，首先調(diào)節(jié)積分環(huán)節(jié)和比例環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)的衰減率近似達到7