纯滞后控制实验

1、实验三纯滞后控制实验实验目的与要求掌握应用达林算法进行纯滞后系统D(z)的设计；掌握纯滞后系统消除振铃的方法。实验设备(1)硬件环境微型计算机一台，P4以上各类微机软件平台操作系统：Windows 2000以上；仿真软件工具：MATLIB5.3以上。实验原理在一些工业过程(如热工、化工)控制中，由于物料或能量的传输延迟，许 多被控制对象具有纯滞后性质。例如，一个用蒸汽控制水温的系统，蒸汽量的变 化要经过长度为L的路程才能反映出来。这样，就造成水温的变化要滞后一段 时间T(,= Lv , v是蒸汽的速度)。对象的这种纯滞后性质常会引起系统产生超 调和振荡。因此，对于这一系统，采用一般的随动系统设

2、计方法是不行的，而用 PID控制往往效果也欠佳。本实验采用达林算法进行被控制对象具有纯滞后系统设计。设被控对象为带 有纯滞后的一阶惯性环节或二阶惯性环节，达林算法的设计目标是使整个闭环系 统所期望的传递函数O(s)，相当于一个延时环节和一个惯性环节相串联，即e - s中(s ) = , s + 1，0 = NT该算法控制将调整时间的要求放在次要，而超调量小甚至没有放在首位。控制原 理如图1，其中：采样周期T=0.9秒，期望传递函数t=0.5秒，被控对象G(s) = 3eT8s ；输入信号为单位阶跃信号。2 s + 1图1纯滞后系统控制原理图应用达林算法进行纯滞后系统设计D (z)控制器。实验内

3、容与步骤(1)按照纯滞后控制系统要求设计D(z)；按照系统原理图，在simulink下构造系统结构图模型，观察输入输出波形， 标明参数，打印结果；尝试用M文件实现dalin算法控制。实验结果simulink 框图(用 simulink 实现 dalin 算法)：图2纯滞后控制设计图3：纯滞后控制器输出结果图4纯滞后控制系统输出结果思考与分析纯滞后控制系统对阶跃信号有无超调？为什么？答：纯滞后控制系统对阶跃信号有超调，因为由纯滞后系统输出特性可知，图 形在y(t)=1(t)上、下摆动，最后趋于稳定，而超调量是描述系统相对稳定性的一 个动态指标，所以对阶跃信号有超调。纯滞后控制与PID控制有什么本

4、质区别?消除振铃前后系统输出有什么不 同？答：纯滞后控制与PID控制的本质区别是：纯滞后控制是一种基于模型和离 散系统的设计方法，而PID控制是一种基于连续系统的的设计方法。消除振铃前，系统输出y(t)在t=(010)T之间，曲线波动较大，在t=10T 滞后，曲线趋于平稳；消除振铃后，系统输出y=(t)在t=(010)T之间，曲线较 平缓，在t=10T之后，曲线趋于平稳。附:几个MATLAB函数弓=况n G (乙)sys1=tf( h(2,1 inputdelay,1.8)； dsy1=c2d(sys1,ts,zoh)；Inum1,den1=tfdata(dsys1,v)；Iz1,p1,k1=tf2zp(num1,den1) G (s)n 中(z)0.5 s + 1sys2=tf( 1 t).5,1 inputdelay,1.8)； dsy2=c2d(sys2,ts,zoh)；D (Z) = .(Z)G (Z) 1(Z)dsys= /)d