过程控制新版系统的MATLAB实验.doc

过程控制系统MATLAB试验用MATLAB中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，测量其输出改变曲线。 根据反应曲线法（书中77页、33页）确定对应于输出曲线传输函数。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+12、 建立一个简单控制系统，测量控制系统过渡过程及品质指标学会使用simulink模块，依据要求能够建立仿真系统并进行系统仿真。FCFT图1. 流量控制系统设一流量控制系统图所表示，对象传输函数为：。采取PID控制器。、 试建立simulik仿真系统进行仿真；（画出控制系统框图）、 采取P控制器、百分比作用（proportional）为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、 采取PI控制器、百分比作用（proportional）为10, 积分作用（integral）为5;C=1第一峰值=1.527 第二峰值=1.172B=1.527-1= 0.527 B=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、 采取PID控制器，百分比作用（proportional）为10, 积分作用（integral）为5和微分作用（derivative）为0.3。C=1第一峰值=1.362 第二峰值=1.053B=1.362-1=0.362 B=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观察并统计：在、和情况下衰减比，超调量，余差，过渡过程时间。、 采取P控制器，改变百分比作用（proportional）从0.1到3。观察输出曲线改变，用根轨迹理论说明为何？Kp=0.1Kp=0.5Kp=1.3Kp=2 Kp=33、 采取P、PI和PD控制器验证参数改变对输出影响设一流量控制系统图1所表示，对象传输函数为：。1）、采取P控制器，令增益分别为：10；30；60，观察输出改变。、超调量；、误差；、震荡情况。Kp=10C=0.789第一峰值B=0.817超调量=B/C=误差=1-C=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=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）、采取I控制器，令积分强度分别为：1；20；30，观察输出改变。、超调量；、误差；、震荡情况。Ki=1C=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超调量=B/C=误差=1-C=震荡情况：ts=42.38sKi=30C=第一峰值B=超调量=B/C=误差=1-C=震荡情况：ts=s3)、采取PD控制器，令增益为：200，微分强度分别为：1；5；10，观察输出改变。、超调量；、误差；、震荡情况。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=5C=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第一峰值B=超调量=B/C=误差=1-C=震荡情况：不震荡4、 验证在不一样控制参数下输出改变观察在不一样P、I和D数值下输出改变（经过观察，了解在数值增加或降低过程中，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）。以上试验为第一次试验汇报内容。下面试验为第二次试验汇报内容。5、 PID控制器参数工程整定理想PID 或 在MATLABsimulink模块中PID控制器参数分别为： 或 、 百分比作用（proportional）强度是：（为百分比度） ；、 积分作用（integral）强度是：（为积分时间） ；、 微分作用（derivative）强度是：（为微分时间） 。请用函数 作为对象传输函数建立一个反馈控制系统，采取工程整定法中临界百分比度法和衰减曲线法整定控制器参数，使输出曲线满足4：1衰减比。要求确定在控制规律为：P、PI、PD和PID时控制器参数。（参考教材中76页表4-4和77页表4-5）临界百分比度法：临界百分比度k=1/K=1/7.7=0.130临界振荡周期Tk=42.18-20.84=21.34sP控制器：百分比度=2k=0.260 PI控制器：百分比度=2.2k=0.286 积分时间Ti=0.85 Tk=18.139PD控制器：百分比度=1.8k= 0.5148 微分时间Td=0.1Tk=2.134PID控制器：百分比度=1.7k=0.221积分时间Td=0.5Tk=10.67微分时间Ti=0.125 Tk=2.6675衰减曲线法K=3.33百分比度s=1/k=0.3衰减振荡周期Ts=42.168-15.17=2.998P控制器：百分比度=s=0.3PI控制器：百分比度=1.2s=0.36 积分时间Ti=0.5 Ts=1.499PID控制器：百分比度=0.8s=0.24积分时间Ti=0.3 Tk=0.8994微分时间Td=0.1Tk=0.29986、 设计一个控制系统用教材中80页4-7题，建立一个控制系统进行仿真。设对象传输函数为：，变送器增益为：2，控制阀增益为：3。采取PI控制器，调整控制器参数使输出曲线达成4：1衰减震荡。所得百分比强度为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=50 I=10 n=0.293/0.1212=2.4K=29 I=10 n=0.2543/0.0714=3.56K=20 I=10 n=0.229/0.0475=4.8K=25 I=10 n=0.2442/0.0588=4.15K=26 I=10 n=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图所表示，关键扰动为进料流量，其改变幅度较大且频繁，设计合理控制系统，并整定控制器参数，使输出曲线满足4：1衰减比。进料蒸汽物料出口蒸汽出口设蒸汽加热器传输函数为：进料流量传输函数为： 设蒸汽流量传输函数为e-s/(5s+1)蒸汽流量到出口温度传输函数为8、 设计一个比值控制系统P.118