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文档简介

1、实验三基于Matlab的纯滞后控制系统设计一、实验目的1)学习使用simulink进行Smith预估补偿控制的设计方法。2)学习使用simulink实现Dahlin算法的设计方法。二、实验原理1. Smith预估补偿控制的设计已知被控对象传递函数：330 sG ( s )2e(1)2s +60s+1应用Smith预估补偿算法设计控制系统，并采用 PID控制。原理图参见课本P127图4-21和 P128 图 4-22。表1衰减曲线法整定控制器参数经验公式控制规律增益积分时间Ti (min)微分时间Td (min)PKpPI0.83 小 p0.5 TsPID1.25 Kp0.3 Ts0.1 Ts2

2、. Dahlin算法的设计已知被控对象传递函数：G (s)2 e 10 s(2)100s+1采样周期为2s,选择期望闭环传递函数中的时间常数分别为二5s, 10s, 20s,设计Dahlin控制器。原理图参见课本 P129 4.3.2小节。三、实验内容1)按式(1)建立系统的Simulink模型，应用Smith预估补偿算法设计控制系统，消除滞后时 问的影响，并整定好PID参数。与同一 PID控制器对无滞后的被控对象控制结果相比较， 记录实验曲线。据Smith预估补偿算法建立滞后系统的 Simulink模型原理图：图2控制系统整定好PID参数的曲线图b)与同一 PID控制器对无滞后的被控对象控制

3、结果相比较图3同一 PID控制器对无滞后的被控对象控制 Simulink仿真图图4同一 PID控制器对无滞后系统的仿真曲线图2）与同一被控对象不带Smith预估补偿器的PID控制系统相比较，观察仿真结果，记录实 验曲线。不带Smith预估补偿器的PID控制系统Simulink仿真图如下仿真图如下:图5不带Smith预估补 偿器的PID 控制系统曲 线图当加入离散 控制器和零 阶保持器时， 观察和比较实验图图6有离散控制器和零阶保持器的 Simulink仿真图图7离散控制器和零阶保持器的仿真曲线图3）按式（2）建立系统的Simulink模型，设计Dahlin控制器。改变期望闭环传递函数中的时间 常数，观察不同的仿真结果，记录实验曲线。答：按式（2）建立系统的数字控制器函数，当 Tt=5s,根据计算公式可得此控制器如下：D(z尸CLM07山盟通00.0396ze-a 265z5-0r0z0z0z-0.ai306当Tt=10s,同理可得:D(z)=口.情攵如1777/口口叫B丸1032电即火也5握口却口叮忸D(z尸当Tt=20s,同理可得:口 XBB 俱Jg33 金0 魔m声$j0MSzzOz3-0zOz-O,OO3775 / 5根据控制系统原理框图可得Simulink模型图loWoiepaoe图8 Dahlin控制系统的Simulink原理图根据图

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