過程控制儀表及控制系統(tǒng)

過程控制課程設(shè)計(jì)課程名稱過程控制儀表及控制系統(tǒng)題目名稱設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)學(xué)生學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名任課教師1已知串級(jí)控制系統(tǒng)主對(duì)象傳遞函數(shù)為，副對(duì)象傳遞函數(shù)為，調(diào)節(jié)閥傳遞函數(shù)為，一次擾動(dòng)為單位沖擊脈沖，二次擾動(dòng)為幅值為3的白噪聲。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)串級(jí)控制系統(tǒng)并給出無擾動(dòng)、只有二次擾動(dòng)、只有一次擾動(dòng)和一次擾動(dòng)與二次擾動(dòng)都有的四種情況下的階躍輸入仿真結(jié)果。為學(xué)號(hào)的最后2位數(shù)，的整數(shù)部分或。為學(xué)號(hào)的最后2位數(shù)+10，的整數(shù)部分。學(xué)號(hào)為3108001504，所以T1=4，T2=T1*3=12，T3=4+10=14，T4=T3/6=14/6=2.33=2G1(s)=1/(48s^2+16s+1)，G2(s)=1/(28s^2+16s+1) 根據(jù)題目要求，組成串級(jí)控制系統(tǒng)，如下圖所示：在主回路中，由于一般要求主參數(shù)波動(dòng)范圍小且無余差，因此主調(diào)節(jié)器采用PID控制規(guī)律；而在副回路中，一般要求副參數(shù)能夠快速的響應(yīng)，允許有余差，因此副調(diào)節(jié)器采用P控制規(guī)律?，F(xiàn)采用兩步整定法對(duì)主、副調(diào)節(jié)器參數(shù)進(jìn)行整定：主、副調(diào)節(jié)器均置于純比例作用，主調(diào)節(jié)器的比例度δ置于100%上，用4：1衰減曲線法整定副調(diào)節(jié)器參數(shù)，得δ2s=44.4%，T2s=47s，響應(yīng)曲線如下圖所示：第一個(gè)波峰為0.72，第二個(gè)波峰為0.47，穩(wěn)態(tài)值為0.41，衰減率為（0.31-0.08）/0.31=74.19%，將副調(diào)節(jié)器的比例度置于225%上，用同樣的整定方法，將主調(diào)節(jié)器的比例度由大到小逐漸調(diào)節(jié)，求得主調(diào)節(jié)器的δ1s=111%，T1s=60s，響應(yīng)曲線如下圖所示：第一個(gè)波峰為0.52，第二個(gè)波峰為0.42，穩(wěn)態(tài)值為0.385，衰減率為（0.135-0.035）/0.135=74.07%根據(jù)求得的參數(shù)，運(yùn)用4：1衰減曲線法整定計(jì)算公式，計(jì)算主、副調(diào)節(jié)器的整定參數(shù)為主調(diào)節(jié)器： 比例度δ1=0.8*δ1s=0.8*111%=88.8%（k1=1.125），積分時(shí)間TI=0.3*Ti=0.3*60=14.4s（KI=k1/TI=0.078）微分時(shí)間Td=0.1*Ti=0.1*60=6s（KD=k1*Td=6.75）副調(diào)節(jié)器： 比例度δ2=δ2s=44.4%(k2=2.25)把上述計(jì)算的參數(shù)設(shè)置在主、副調(diào)節(jié)器上，選擇單位階躍輸入且無擾動(dòng)，運(yùn)行系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：其結(jié)果如下：測(cè)得的性能：=1\*Arabic1、超調(diào)量：σ=(1.45-1)/1*100%=45%2、峰值時(shí)間：Tp=49s3、過渡過程時(shí)間：TS(±2%)=177s4、余差：e=05、第一個(gè)波振幅：B=0.456、第二個(gè)波振幅：B’=0.127、衰減比：n=0.2678、衰減率：φ=0.739、振蕩頻率：f=1.78*10-2Hz當(dāng)只有幅值為3的白噪聲作為二次擾動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)框圖如下：將白噪聲的幅值設(shè)為3，運(yùn)行結(jié)果如下：可見白噪聲擾動(dòng)使系統(tǒng)震蕩，但在主環(huán)路調(diào)節(jié)器的作用下，最終還是能夠穩(wěn)定下來。當(dāng)只有單位沖擊脈沖作為一次擾動(dòng)，且在300秒處產(chǎn)生時(shí)，系統(tǒng)框圖如下：將脈沖產(chǎn)生器設(shè)為周期300秒，占空比1%，相當(dāng)于每300秒給一次單位沖擊脈沖。運(yùn)行結(jié)果如下：可見沖擊脈沖是系統(tǒng)在300秒處產(chǎn)生一個(gè)沖擊，有一個(gè)振幅，不過在PID的調(diào)解下，系統(tǒng)很快回復(fù)穩(wěn)定。當(dāng)有單位沖擊脈沖作為一次擾動(dòng)，且在300秒左右產(chǎn)生，和有幅值為3的白噪聲作為二次擾動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)框圖如下：運(yùn)行結(jié)果如下：可以看出此時(shí)系統(tǒng)很不穩(wěn)定，且在250秒左右產(chǎn)生了一個(gè)波峰，在450秒左右有較大振幅。心得體會(huì)本來是兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)，因?yàn)橛卸螘r(shí)間忙于面試找工作，等到第二個(gè)星期才開始做，對(duì)于課本知識(shí)和matlab的運(yùn)用已經(jīng)很生疏，所以用了一天多的時(shí)間看了課本的相關(guān)知識(shí)才開