过程控制系统地MATLAB实验

1、实用标准文案过程控制系统的MATLAB实验用MATLAB中的 simulink模块构建控制系统1、建立系统数学模型给系统加入一个输入（单位阶跃）扰动，测量其输出变化曲线。s33s28s5e 3ss4 10 s37s28s1按照反应曲线法（书中 77 页、33 页）确定对应于输出曲线的传递函数。Ko =5/1=5tao=3y=5*.0632=3.16 对应横坐标 T+tao=8.461 To =5.461Go (s)=5e -3s /5.461s+1文档大全实用标准文案2、建立一个简单控制系统， 测量控制系统的过渡过程及品质指标学会使用 simulink模块，根据要求能够建立仿真系统并进行系统仿

2、真。5设一流量控制系统如图所示，对象的传递函数为：。采(s1)(s2)文档大全FCFT实用标准文案用 PID 控制器。、试建立 simulik仿真系统进行仿真；（画出控制系统框图）、 采用 P 控制器、比例作用（ proportional）为 10;文档大全实用标准文案C=0.96第一峰值 =1.446第二峰值 =1.089B=1.446-0.96=B=1.089-0.96衰减比 n=B/B超调亮=B/C余差 e=r-C=1-0.96过渡过程时间 Ts=4.6s、 采用 PI 控制器、比例作用（proportional）为 10,积分作用（ integral ）为 5;文档大全实用标准文案C=

3、1第一峰值 =1.527第二峰值 =1.172B=1.527-1= 0.527B=1.172-1=0.172衰减比 n=B/B超调亮=B/C余差 e=r-C=1-1=0过渡过程时间 Ts=1.95s、 采用 PID 控制器，比例作用（ proportional）为 10,积分作用（ integral ）为 5 和微分作用（ derivative）为 0.3 。C=1文档大全实用标准文案第一峰值 =1.362第二峰值 =1.053B=1.362-1=0.362B=1.053-1=0.053衰减比 n=B/B超调亮=B/C余差 e=r-C=1-1=0过渡过程时间 Ts=1.35s观察并记录： 在、

4、和的情况下的衰减比，超调量，余差，过渡过程时间。、 采用 P 控制器，改变比例作用（ proportional）从 0.1 到3。观察输出曲线的变化，用根轨迹理论说明为什么？Kp=0.1Kp=0.5文档大全实用标准文案Kp=1.3Kp=2文档大全实用标准文案Kp=33、采用 P、PI 和 PD 控制器验证参数变化对输出的影响3设一流量控制系统如图1 所示，对象的传递函数为：s2 9s 8 。1）、采用 P 控制器，令增益分别为：10 ；30 ；60 ，观察输出变化。、超调量；、误差；、震荡情况。文档大全实用标准文案Kp=10C=0.789第一峰值 B=0.817超调量 =B/C=误差 =1-C

5、=震荡情况： ts=0.508Kp=30C=0.918第一峰值 B=1.100超调量 =B/C=误差 =1-C=文档大全实用标准文案震荡情况： ts=0.53s,Kp=60C=0.958第一峰值 B=1.276超调量 =B/C=误差 =1-C=震荡情况： ts=0.581s2）、采用 I 控制器，令积分强度分别为： 1 ；20 ；30，观察输出变化。、超调量；、误差；、震荡情况。Ki=1文档大全实用标准文案C=1第一峰值 B=1.021超调量 =B/C=误差 =1-C=0震荡情况： ts=5.48sKi=20C=1第一峰值 B=1.860文档大全实用标准文案超调量 =B/C=误差 =1-C=震

6、荡情况： ts=42.38sKi=30C= 第一峰值 B=超调量 =B/C=误差 =1-C=震荡情况： ts=s3) 、采用 PD 控制器，令增益为： 200 ，微分强度分别为： 1；5；10 ，观察输出变化。、超调量；、误差；、震荡情况。文档大全实用标准文案Kd=1C=0.987第一峰值 B=1.430超调量 =B/C=误差 =1-C=震荡情况： ts=0.430sKd=5文档大全实用标准文案C=0.987第一峰值 B=1.127超调量 =B/C=误差 =1-C=震荡情况： ts=0.2sKd=10C=0.987文档大全实用标准文案第一峰值 B=超调量 =B/C=误差 =1-C=震荡情况：不

7、震荡4、验证在不同控制参数下的输出变化观察在不同的 P、I 和 D 数值下的输出变化（通过观察，了解在数值增加或减少过程中， 系统输出是： 震荡或不震荡； 误差变大或减小；超调量变大或减小；过渡过程时间变长或缩短等） 。以上实验为第一次实验报告内容。下面的实验为第二次实验报告内容。5、PID 控制器参数的工程整定理想 PIDu K ce1tedt Tdde或 U s Kc11Td s E sTi0dtTi s在 MATLAB 的 simulink 模块中的 PID 控制器参数分别为：1tedt Tdde或 U sK c1u K cdtTiTd s E sTi0s、比例作用（ proportio

8、nal）强度是： Kc1 （ 为比例度） ；、积分作用（ integral ）强度是： K i1 （ Ti 为积分时间） ；Ti、微分作用（ derivative ）强度是： K dTd （ Td 为微分时间）。文档大全实用标准文案1请用函数 100 s4 180s3 97s2 18 s 1 作为对象的传递函数建立一个反馈控制系统，采用工程整定法中的 临界比例度法 和衰减曲线法 整定控制器参数，使输出曲线满足4 ：1 的衰减比。要求确定在控制规律为：P、PI、PD 和 PID 时的控制器参数。（参考教材中76 页表 4-4 和 77页表 4-5 ）临界比例度法：临界比例度k=1/K=1/7.7

9、=0.130临界振荡周期 Tk=42.18-20.84=21.34sP 控制器：比例度=2 k=0.260 PI 控制器：比例度=2.2 k =0.286积分时间 Ti=0.85 T k =18.139PD 控制器：比例度=1.8 k = 0.5148微分时间 Td=0.1T k =2.134PID 控制器：比例度=1.7 k =0.221积分时间 Td=0.5T k =10.67微分时间 Ti=0.125 T k =2.6675衰减曲线法K=3.33比例度s=1/k=0.3衰减振荡周期 Ts=42.168-15.17=2.998文档大全实用标准文案P 控制器：比例度= s=0.3 PI 控制

10、器：比例度=1.2 s=0.36 积分时间 Ti=0.5 T s=1.499 PID 控制器：比例度=0.8 s=0.24积分时间 Ti=0.3 T k=0.8994微分时间 Td=0.1T k =0.29986、设计一个控制系统用教材中 80 页的 4-7 题，建立一个控制系统进行仿真。设对象的传递函数为： s23，变送器的增益为： 2，控制阀的增益为： 3。采9s 8用 PI 控制器，调整控制器参数使输出曲线达到4 ：1 的衰减震荡。文档大全实用标准文案所得比例强度为26 ，积分强度为 10衰减比 n= （0.7469-0.5 ）/(0.5621-0.5)=3.97调整过程：K=50I=10n=0.293/0.1212=2.4K=29I=10n=0.2543/0.0714=3.56K=20I=10n=0.229/0.0475=4.8K=25I=10n=0.2442/0.0588=4.15K=26I=10n=0.2469/0.0621=3.977、设计一个串级控制系统并进行控制器参数整定设有一个蒸汽加热器如图所示，主要