控制系统设计及仿真实验报告

1、天津工业大学电气工程与自动化学院控制系统设计与仿真实验报告姓 名： 徐方海 专 业： 自动化专业学 号： 1110640117 实验一 了解不同比例系数下的比例控制动态响应一 实验目的（1） 了解Matlab的使用环境，掌握基本的Matlab编程语法和语句；（2） 了解Simulink的使用环境，掌握Simulink的模块化编程步骤；（3） 对所有过程控制系统对象进行分析，分析所有参数的变化情况；控制对象共分为单容和多容对象，其平衡特性分为自衡和非自衡以及滞后等过程，这里主要对单容和多容在自衡和非自衡的条件下进行研究。2 实验过程：搭建下图 然后Simulink仿真 在示波器 下观察效果参数

2、比例系数分别为 0.8 2.4 3.5 没加扰动 输入为单位阶跃响应实验结果：实验结果分析K值的改变只影响系统的最终幅值，而与系统的特性无关。K值越大，系统的最终稳定值越高。P作用的输出与偏差成比例，称为比例控制作用。特点：比例调节对系统的干扰有及时而有力的抑制作用； 比例调节存在余差，不能做无静差调节； 随着比例增益的增大，系统的稳定性变差。实验二，研究加一个扰动后的动态响应以及比较不同扰动作用效果一 实验目的（4） 了解Matlab的使用环境，掌握基本的Matlab编程语法和语句；（5） 了解Simulink的使用环境，掌握Simulink的模块化编程步骤；（6） 对所有过程控制系统对象进

3、行分析，分析所有参数的变化情况；控制对象共分为单容和多容对象，其平衡特性分为自衡和非自衡以及滞后等过程，这里主要对单容和多容在自衡和非自衡的条件下进行研究。3 实验过程：搭建下图 然后Simulink仿真 在示波器 下观察效果换一个扰动位置 作用时间相同 观察效果 扰动加在中间的位置 均为单位阶跃响应比较俩个图的不同点 实验结果 显然 加在离比较点近的 扰动对系统影响较大离比较点较远的 加了扰动后对系统阶跃响应影响较小实验三，研究加入积分环节对系统地影响一 实验目的了解Matlab的使用环境，掌握基本的Matlab编程语法和语句；了解Simulink的使用环境，掌握Simulink的模块化编程

4、步骤；对所有过程控制系统对象进行分析，分析所有参数的变化情况；二 实验步骤搭建下图 然后Simulink仿真 在示波器 下观察效果积分环节参数为4.8 不加扰动 观察动态响应加一个扰动观察动态响应加俩个扰动观察系统的动态响应实验结果：实验结果如上图实验分析 由于加入了积分环节，系统没有了余差 如图所示K最大 阻尼减小 响应加快 如图所示实验四过程控制实验报告串级控制仿真一、 实验目的：1、 理解PID整定方法：临界比例度法和衰减曲线法2、 理解串级控制特点二、 实验内容和数据曲线 1首先进行副控制对象的参数整定，将主控制对象与副控制对象断开 给副控制对象施加单位阶跃输入信号，用比例控制进行参数

5、整定 整定过程略去 比例参数为6 整定的要求是第一个波峰与第二个波峰的比为4比12将主控制对象与副控制对象串联 进行参数整定，画的图如下 整定的参数为 10 0.1 如图所示 可达到理想的效果1、 单回路系统的仿真单回路系统中的反馈环节和执行机构的传递函数都为1，两个扰动都为0，Gc(s)采用PI控制。仿真时长可设为200s。首先把副控制对总的图如下三 实验分析串级控制应用于复杂的对象控制 需要参数整定 较为复杂。如图所示先进行 副控制对象的整定 再进行主控制对象的整定 积分控制用于消除稳态误差，达到稳准快的要求，实验五 研究单回路 串级参数整定 以及带有大滞后环节的整定过程一 实验目的：理解PID整定方法：临界比例度法和衰减曲线法理解串级控二 实验内容和数据曲线 1首先进行副控制对象的参数整定，将主控制对象与副控制对象断开 给副控制对象施加单位阶跃输入信号，用比例控制进行参数整定 整定过程略去 比例参数为6 整定的要求是第一个波峰与第二个波峰的比为4比12将主控制对象与副控制对象串联 进行参数整定，画的图如下 整定的参数为 10 0.1 如图所示 可达到理想的效果3 没有加入滞后环节 系统结构图 和阶跃动态响应 如图所示第二步 把主控制对象串入进行参数整定结构图如图所示 加一个滞后环节 滞后时间为10整定的参数为比例 6 积分 0.1 效果如