自动化专业技能训练报告

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1、`自动化专业技能训练学号：09043124姓名：刘烨指导老师：胡开明学院：机械与电子工程学院二零一二年五月`自动化专业技能训练一：设计要求：1、完成给定题目中，要求完成硬件电路设计，设计软件程序及其控制算法，能调试运行，并能仿真运行。2、自觉按规定时间进入实验室，做到不迟到，不早退，因事要请假。严格遵守实验室各项规章制度，实验期间保持实验室安静，不得大声喧哗，不得围坐在一起谈与课程设计无关的空话，若违规，则酌情扣分。3、课程设计是考查动手能力的基本平台，要求独立设计操作，指导老师只检查运行结果，原则上不对中途故障进行排查。4、加大考查力度，每个时间段均进行考勤，计

2、入考勤分数，按照运行的要求给出操作分数。每个人均要全程参与设计，若有1/3时间不到或没有任何运行结果，视为不合格。二：设计报告的要求：1.做出硬件电路结构图 做出系统的硬件电路图及其相关电路设计。  2.完成系统的软件设计 写出系统的控制算法，完成系统的软件流程图与软件程序的设计。3.程序联机调试叙述出该程序的运行结果，并与设计要求进行比较。4.系统仿真完成系统的控制模型，并能以Matlab仿真研究。5.设计中的心得体会及建议。三：课程设计课题一）算法仿真部分1.PID参数整定ZN法整定系统的开环传递函数，试采用ZN法整定法计算系统的P、PI、PID控制器的参数，

3、并绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线。思路分析：运用Z-N法整定公式：Kp=1.2T/Kτ，Ti=2τ，Td=0.5τ可整定出各个参数。实验调试参数：P控制器：Kp=0.25PI控制器：Kp=0.225Ti=600PID控制器：Kp=0.3Ti=396Td=90Simulink仿真结果如下：`临界比例度法系统的开环传递函数，试采用临界比例度法整定法计算系统的P、PI、PID控制器的参数，并绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线。思路分析：选择一足够短的采样周期，逐渐增大Kp直到系统出现等幅震荡，记下此时的kp（δ=1/kp），及临界震荡周期Tk。δTiTd`P2δk∞0P

4、I2.2δk0.83Tk0PID1.8δk0.5Tk0.125Tk实验调试参数：P控制器：Kp=15PI控制器：Kp=13.64Ti=2.324PID控制器：Kp=17.65Ti=1.4Td=0.35Simulink仿真结果如下：`衰减曲线法系统的开环传递函数，试采用衰减曲线法整定法计算系统的P、PI、PID控制器的参数，并绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线思路分析：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间TI放在最大，微分时间TD放到最小，比例放大倍数KC设为1，然后使KC由小往大逐步改变，并且每改变一次KC值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观

5、察过渡过程变化情况。如果衰减比小大于4：1，KC值继续增加，如果衰减比小于4：1，KC值继续减小，直到过程呈现4：1衰减如图为止。通过上述试验可以找到4：1衰减振荡时的放大倍数为Ks以及振荡周期Ts。根据下表给出的经验公式，可以算出采用不同类型控制器使过渡过程出现4：1振荡的控制器参数值。表4：1衰减曲线法整定控制器参数经验公式控制器类型控制器参数P(KC)I(TI)/minD(TD)/minPKs——PI0.83Ks0.5Ts—PID1.25Ks0.3Ts0.1Ts然后按经验公式算出控制参数后按照先比例、后积分、最后微分的程序，一次将控制器参数放好。不过在放积分

6、、微分之前应将KC放在一个比计算值稍小一些（一般小20%）的数值上，待积分、微分放好后再将KC放到计算值上。放好控制器参数之后再加一次干扰，验证一下过渡过程是否呈4：1衰减振荡。如果不符合要求可用调试法适当调整一下KC值，直到满意为止。`实验调试参数：P控制器：Kp=4PI控制器：Kp=5Ti=4.05PID控制器：Kp=3.125Ti=6.75Td=4Simulink仿真结果如下：2串级控制研究设主控对象为，副控对象为`，采用串级控制方式，选择主副对象的控制策略，整定PID控制参数，绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线，比较串级回路相对于单回路控制的优点，同时验证串

7、级控制在抗干扰中的作用（一次干扰和二次干扰的幅度值均取输入信号幅值的0.3倍）。思路分析：在原控制回路中，增加一个或几个控制内回路，用以控制可能引起被控量变化的其他因素，从而有效地抑制了被动对象的时滞特性，提高了系统的动态响应的快速性。PID控制器参数：主控：Kp=0.45Ki=0.0115Kd=14副控：Kp=6Ki=0.08Kd=0Simulink仿真结果如下图：.`3前馈-反馈控制设控制回路的对象，扰动过程对象，采用前馈-反馈控制，扰动端施加30%的输入信号时系统输出的响应，比较前馈控制在抑制扰动时的特点。思路分析：前馈-反馈控制既能发挥前馈控制对扰动的补偿

8、作用，又能