串級(jí)控制系統(tǒng)整定實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、串級(jí)控制系統(tǒng)整定實(shí)驗(yàn)報(bào)告串級(jí)控制系統(tǒng)仿真 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)掌握動(dòng)態(tài)模型的創(chuàng)建方法.。 (2)掌握串級(jí)控制系統(tǒng)整定方法。 (3)了解控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。 （4）了解串聯(lián)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)。 二、串級(jí)控制系統(tǒng)原理.串級(jí)控制系統(tǒng)：就是由兩個(gè)調(diào)節(jié)器串聯(lián)在一起，控制一個(gè)執(zhí) 行閥，實(shí)現(xiàn)定值控制的控制系統(tǒng)。 .串級(jí)控制系統(tǒng)的通用方框圖：.串級(jí)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：（1）改善了被控過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性。 （2）提高了系統(tǒng)的工作頻率。 （3）具有較強(qiáng)的抗擾動(dòng)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(shí)，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

2、定，求取副調(diào)節(jié)器的比例度s 和操作周期s t 。 （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(gè)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(shí)驗(yàn)步驟 （1）啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，運(yùn)行matlab 應(yīng)用程序。 （2）在matlab 命令窗口輸入smulink,啟動(dòng)simulink 。（3）在simulink 庫(kù)瀏覽窗口中，單擊工具欄中的新建窗口快捷按鈕或在simulink 庫(kù)窗口中選擇菜單命令 modeel,打開(kāi)一個(gè)標(biāo)題為“untitled ”的空白模型編輯窗口。 （4）設(shè)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為：2421(110)(120)s s ?+，要求被調(diào)量始終維持在設(shè)定

3、值。設(shè)計(jì)一個(gè)串級(jí)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 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(dòng)仿真，通過(guò)示波器模塊觀測(cè)并記錄系統(tǒng)輸出的變化曲線。 （7）施加內(nèi)擾，觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況。 . 衰減曲線法整定參數(shù)計(jì)算表： pid 0.8s0.3s t0.1s t 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(jìn)行整定，置內(nèi)回路調(diào)節(jié)器積分時(shí)間t為零，i微分時(shí)間t為零，比例帶為較大值，并將系統(tǒng)投入運(yùn)行。改變調(diào)節(jié)d器k的數(shù)值，直到系統(tǒng)出現(xiàn)4：1的衰減震蕩過(guò)程。此時(shí)調(diào)節(jié)器的參p數(shù)為k=10，i k=0，

4、d k=0p實(shí)驗(yàn)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(jìn)行整定，內(nèi)回路調(diào)節(jié)器不變，置外回路調(diào)節(jié)器積分時(shí)間i t 為零，微分時(shí)間d t 為零，比例帶為較大值，并將系統(tǒng)投入運(yùn)行。改變調(diào)節(jié)器p k 的數(shù)值，直到系統(tǒng)出現(xiàn)4：1的衰減震蕩過(guò)程。 如圖： 此時(shí)的比例帶0.8 s =1.8，s t = 153 ，s =2.25則計(jì)算出的pid 參數(shù)為：p k =1.8 ，i k =0.039 ，d k = 27.54 。 對(duì)上述計(jì)算參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，直到曲線更好的出現(xiàn)4：1的衰減震蕩過(guò)程。 實(shí)驗(yàn)原理圖： 整定曲線如下：六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析(1)串級(jí)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(shí)間，提高了系統(tǒng)的快速性。（2）將計(jì)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(dá)到了預(yù)期要求，但超調(diào)量和衰減率還沒(méi)有達(dá)到要求，故需要進(jìn)一步細(xì)調(diào)。（3）對(duì)上述系統(tǒng)經(jīng)行細(xì)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(dá)到75%