過程控制系統(tǒng)地MATLAB實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案文檔大全過程控制系統(tǒng)的MATLA實(shí)驗(yàn)用MATLAB中的simulink模塊構(gòu)建控制系統(tǒng)1、 建立系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型給系統(tǒng)加入一個(gè)輸入（單位階躍）擾動(dòng)，測量其輸出變化曲線。 32s 3s 8s 53s-432es4 10s3 7 s2 8s 1按照反應(yīng)曲線法（書中77頁、33頁）確定對應(yīng)于輸出曲線的傳遞函數(shù)。K=5/1=5tao=3y=5*0632=3.16對應(yīng)橫坐標(biāo) T+tao=8.461To=5.461G（s）=5e -3s/5.461s+1建立一個(gè)簡單控制系統(tǒng)，測量控制系統(tǒng)的過渡過程及品質(zhì)指標(biāo)2、學(xué)會使用simulink模塊，根據(jù)要求能夠建立仿真系統(tǒng)并進(jìn)行系統(tǒng)仿真。設(shè)一流量控制系統(tǒng)如

2、圖所示，對象的傳遞函數(shù)為:O(s 1)(s 2)用PID控制器。圖1.流量控制系統(tǒng)D、試建立simulik仿真系統(tǒng)進(jìn)行仿真；（畫出控制系統(tǒng)框圖）、 采用P控制器、比例作用(proportional)為10;C=0.96第一峰值=1.446第二峰值=1.089B=1.446-0.96=B'=1.089-0.96衰減比n=B/B'超調(diào)亮(t=B/C余差 e=r-C=1-0.96過渡過程時(shí)間Ts=4.6s、 采用PI控制器、比例作用(proportional)為10,積分作用(integral)為 5;C=1第一峰值=1.527第二峰值=1.172B=1.527-1= 0.527B&

3、#39;=1.172-1=0.172衰減比n=B/B'超調(diào)亮（t=B/C余差 e=r-C=1-1=0過渡過程時(shí)間Ts=1.95s、 采用PID控制器，比例作用(proportional)為10,積分作用(integral)為 5 和微分作用(derivative)為 0.3。141.2108060.4叫| N口.01234561m白 3抬et: 0C=1第一峰值=1.362第二峰值=1.053B=1.362-1=0.362B'=1.053-1=0.053衰減比n=B/B'超調(diào)亮（t=B/C余差 e=r-C=1-1=0過渡過程時(shí)間Ts=1.35s觀察并記錄：在、和的情況下

4、的衰減比，超調(diào)量，余差，過渡過程時(shí)間。、采用P控制器，改變比例作用(proportional)從0.1到3觀察輸出曲線的變化，用根軌跡理論說明為什么？Kp=0.1Kp=0.5Kp=1.3Kp=2Kp=33、 采用P、PI和PD控制器驗(yàn)證參數(shù)變化對輸出的影響設(shè)一流量控制系統(tǒng)如圖1所示，對象的傳遞函數(shù)為： 一s2 9s 81）、采用P控制器，令增益分別為：10; 30; 60,觀察輸出變化。、超調(diào)量；、誤差；、震蕩情況。Kp=10C=0.789第一峰值B=0.817超調(diào)量=B/C=誤差=1-C=震蕩情況：ts=0.508Kp=30C=0.918第一峰值B=1.100超調(diào)量=B/C=誤差=1-C=震

5、蕩情況：ts=0.53s,Kp=60C=0.958第一峰值B=1.276超調(diào)量=B/C=誤差=1-C=震蕩情況：ts=0.581s2）、采用I控制器，令積分強(qiáng)度分別為：1; 20; 30,觀察輸出變化、超調(diào)量；、誤差；、震蕩情況。Ki=1C=1第一峰值B=1.021超調(diào)量=B/C=誤差=1-C=0震蕩情況：ts=5.48sKi=20C=1第一峰值B=1.860超調(diào)量=B/C=誤差=1-C=震蕩情況：ts=42.38s-J Scope_2 IjjJ050100150Ki=30C=DO第一峰值B=超調(diào)量=B/C=誤差=1-C=震蕩情況：ts=s3)、采用PD控制器，令增益為：200,微分強(qiáng)度分別為

6、：1; 5; 10, 觀察輸出變化。、超調(diào)量；、誤差；、震蕩情況。Kd=1C=0.987第一峰值B=1.430超調(diào)量=B/C=誤差=1-C=震蕩情況：ts=0.430sKd=5C=0.987第一峰值B=1.127超調(diào)量=B/C=誤差=1-C=震蕩情況：ts=0.2sKd=10C=0.987第一峰值B=超調(diào)量=B/C=誤差=1-C=震蕩情況：不震蕩4、 驗(yàn)證在不同控制參數(shù)下的輸出變化觀察在不同的P、I和D數(shù)值下的輸出變化（通過觀察，了解在數(shù)值增加或減少過程中，系統(tǒng)輸出是：震蕩或不震蕩；誤差變大或減?。怀{(diào)量變大或減??；過渡過程時(shí)間變長或縮短等）。以上實(shí)驗(yàn)為第一次實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。下面的實(shí)驗(yàn)為第二次實(shí)

7、驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。5、 PID控制器參數(shù)的工程整定* i 1Au = Kc e十一I T1 1T - 丁十TdS E s Is J理想PIDjedt+Tdde或 U（s）=Kc 1 +0dt J' f在MATLAB的simulink模塊中的PID控制器參數(shù)分別為:1t de j1u =Kc+j edt+Td 或 U（s戶 Kc +Ts E 。出， Ts j 、比例作用（proportional）強(qiáng)度是：Kc =1 （6為比例度）；、積分作用（integral）強(qiáng)度是：K =工（工為積分時(shí)間）； Ti、微分作用（derivative）強(qiáng)度是：Kd =Td （Td為微分時(shí)間）請用函數(shù) 一4r12

8、 作為對象的傳遞函數(shù)建立一個(gè)反100s180s97s18s 1饋控制系統(tǒng)，采用工程整定法中的 臨界比例度法和衰減曲線法整定控制器參數(shù)，使輸出曲線滿足4: 1的衰減比。要求確定在控制規(guī)律為：P、PI、PD和PID時(shí)的控制器參數(shù)。（參考教材中76頁表4-4和77頁表4-5）臨界比例度法：臨界比例度 S k=1/K=1/7.7=0.130臨界振蕩周期 Tk=42.18-20.84=21.34sP控制器：比例度 5=2 5 k=0.260PI控制器：比例度 S =2.2 S k=0.286 積分時(shí)間 Ti=0.85 Tk=18.139PD控制器：比例度 S=1.8Sk= 0.5148微分日t間 Td=

9、0.1Tk=2.134PID控制器：比例度 5 =1.75 k=0.221積分時(shí)間 Td=0.5Tk=10.67微分時(shí)間 Ti=0.125 Tk=2.6675衰減曲線法K=3.33比例度 Ss=1/k=0.3衰減振蕩周期 Ts=42.168-15.17=2.998P控制器：比例度5 = 5 s=0.3PI控制器：比例度 S=1.2Ss=0.36 積分時(shí)間 Ti=0.5 Ts=1.499PID控制器：比例度 5 =0.8 S s=0.24積分時(shí)間 Ti=0.3 Tk=0.8994微分時(shí)間 Td=0.1Tk=0.29986、設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)用教材中80頁的4-7題，建立一個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真。設(shè)對象

10、的傳遞函數(shù)為：,變送器的增益為：2,控制閥的增益為：3。采 s 9s 8用PI控制器，調(diào)整控制器參數(shù)使輸出曲線達(dá)到 4:1的衰減震蕩。Scope所得比例強(qiáng)度為26,積分強(qiáng)度為10衰減比 n= (0.7469-0.5) /(0.5621-0.5)=3.97調(diào)整過程：K=50 I=10n=0.293/0.1212=2.4K=29 I=10n=0.2543/0.0714=3.56K=20 I=10n=0.229/0.0475=4.8K=25 I=10n=0.2442/0.0588=4.15K=26 I=10n=0.2469/0.0621=3.977、 設(shè)計(jì)一個(gè)串級控制系統(tǒng)并進(jìn)行控制器參數(shù)整定設(shè)有一個(gè)蒸汽加熱器如