控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、天津工業(yè)大學(xué)電氣工程與自動(dòng)化學(xué)院控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告姓 名： 徐方海 專(zhuān) 業(yè)： 自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)學(xué) 號(hào)： 1110640117 實(shí)驗(yàn)一 了解不同比例系數(shù)下的比例控制動(dòng)態(tài)響應(yīng)一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 了解Matlab的使用環(huán)境，掌握基本的Matlab編程語(yǔ)法和語(yǔ)句；（2） 了解Simulink的使用環(huán)境，掌握Simulink的模塊化編程步驟；（3） 對(duì)所有過(guò)程控制系統(tǒng)對(duì)象進(jìn)行分析，分析所有參數(shù)的變化情況；控制對(duì)象共分為單容和多容對(duì)象，其平衡特性分為自衡和非自衡以及滯后等過(guò)程，這里主要對(duì)單容和多容在自衡和非自衡的條件下進(jìn)行研究。2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：搭建下圖 然后Simulink仿真 在示波器 下觀(guān)察效果參數(shù)

2、比例系數(shù)分別為 0.8 2.4 3.5 沒(méi)加擾動(dòng) 輸入為單位階躍響應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析K值的改變只影響系統(tǒng)的最終幅值，而與系統(tǒng)的特性無(wú)關(guān)。K值越大，系統(tǒng)的最終穩(wěn)定值越高。P作用的輸出與偏差成比例，稱(chēng)為比例控制作用。特點(diǎn)：比例調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)的干擾有及時(shí)而有力的抑制作用； 比例調(diào)節(jié)存在余差，不能做無(wú)靜差調(diào)節(jié)； 隨著比例增益的增大，系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。實(shí)驗(yàn)二，研究加一個(gè)擾動(dòng)后的動(dòng)態(tài)響應(yīng)以及比較不同擾動(dòng)作用效果一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 了解Matlab的使用環(huán)境，掌握基本的Matlab編程語(yǔ)法和語(yǔ)句；（5） 了解Simulink的使用環(huán)境，掌握Simulink的模塊化編程步驟；（6） 對(duì)所有過(guò)程控制系統(tǒng)對(duì)象進(jìn)

3、行分析，分析所有參數(shù)的變化情況；控制對(duì)象共分為單容和多容對(duì)象，其平衡特性分為自衡和非自衡以及滯后等過(guò)程，這里主要對(duì)單容和多容在自衡和非自衡的條件下進(jìn)行研究。3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程：搭建下圖 然后Simulink仿真 在示波器 下觀(guān)察效果換一個(gè)擾動(dòng)位置 作用時(shí)間相同 觀(guān)察效果 擾動(dòng)加在中間的位置 均為單位階躍響應(yīng)比較倆個(gè)圖的不同點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 顯然 加在離比較點(diǎn)近的 擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)影響較大離比較點(diǎn)較遠(yuǎn)的 加了擾動(dòng)后對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)影響較小實(shí)驗(yàn)三，研究加入積分環(huán)節(jié)對(duì)系統(tǒng)地影響一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私釳atlab的使用環(huán)境，掌握基本的Matlab編程語(yǔ)法和語(yǔ)句；了解Simulink的使用環(huán)境，掌握Simulink的模塊化編程

4、步驟；對(duì)所有過(guò)程控制系統(tǒng)對(duì)象進(jìn)行分析，分析所有參數(shù)的變化情況；二 實(shí)驗(yàn)步驟搭建下圖 然后Simulink仿真 在示波器 下觀(guān)察效果積分環(huán)節(jié)參數(shù)為4.8 不加擾動(dòng) 觀(guān)察動(dòng)態(tài)響應(yīng)加一個(gè)擾動(dòng)觀(guān)察動(dòng)態(tài)響應(yīng)加倆個(gè)擾動(dòng)觀(guān)察系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果如上圖實(shí)驗(yàn)分析 由于加入了積分環(huán)節(jié)，系統(tǒng)沒(méi)有了余差 如圖所示K最大 阻尼減小 響應(yīng)加快 如圖所示實(shí)驗(yàn)四過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)報(bào)告串級(jí)控制仿真一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 理解PID整定方法：臨界比例度法和衰減曲線(xiàn)法2、 理解串級(jí)控制特點(diǎn)二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)曲線(xiàn) 1首先進(jìn)行副控制對(duì)象的參數(shù)整定，將主控制對(duì)象與副控制對(duì)象斷開(kāi) 給副控制對(duì)象施加單位階躍輸入信號(hào)，用比例控制進(jìn)行參數(shù)

5、整定 整定過(guò)程略去 比例參數(shù)為6 整定的要求是第一個(gè)波峰與第二個(gè)波峰的比為4比12將主控制對(duì)象與副控制對(duì)象串聯(lián) 進(jìn)行參數(shù)整定，畫(huà)的圖如下 整定的參數(shù)為 10 0.1 如圖所示 可達(dá)到理想的效果1、 單回路系統(tǒng)的仿真單回路系統(tǒng)中的反饋環(huán)節(jié)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳遞函數(shù)都為1，兩個(gè)擾動(dòng)都為0，Gc(s)采用PI控制。仿真時(shí)長(zhǎng)可設(shè)為200s。首先把副控制對(duì)總的圖如下三 實(shí)驗(yàn)分析串級(jí)控制應(yīng)用于復(fù)雜的對(duì)象控制 需要參數(shù)整定 較為復(fù)雜。如圖所示先進(jìn)行 副控制對(duì)象的整定 再進(jìn)行主控制對(duì)象的整定 積分控制用于消除穩(wěn)態(tài)誤差，達(dá)到穩(wěn)準(zhǔn)快的要求，實(shí)驗(yàn)五 研究單回路 串級(jí)參數(shù)整定 以及帶有大滯后環(huán)節(jié)的整定過(guò)程一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫釶ID整定方法：臨界比例度法和衰減曲線(xiàn)法理解串級(jí)控二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)曲線(xiàn) 1首先進(jìn)行副控制對(duì)象的參數(shù)整定，將主控制對(duì)象與副控制對(duì)象斷開(kāi) 給副控制對(duì)象施加單位階躍輸入信號(hào)，用比例控制進(jìn)行參數(shù)整定 整定過(guò)程略去 比例參數(shù)為6 整定的要求是第一個(gè)波峰與第二個(gè)波峰的比為4比12將主控制對(duì)象與副控制對(duì)象串聯(lián) 進(jìn)行參數(shù)整定，畫(huà)的圖如下 整定的參數(shù)為 10 0.1 如圖所示 可達(dá)到理想的效果3 沒(méi)有加入滯后環(huán)節(jié) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 和階躍動(dòng)態(tài)響應(yīng) 如圖所示第二步 把主控制對(duì)象串入進(jìn)行參數(shù)整定結(jié)構(gòu)圖如圖所示 加一個(gè)滯后環(huán)節(jié) 滯后時(shí)間為10整定的參數(shù)為比例 6 積分 0.1 效果如