自动化专业导论实验报告

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1、上海电力学院自动化专业导论实验报告二级院部：自动化工程学院学生姓名：陈冰宇学号：20150437专业：自动化班级：2015032实验地点：奋进楼9机房实验时间：2016年6月２９号7月３号指导教师：王志萍2016年７月３日12/12自动化专业导论实验一、实验目的1．通过对程序运行结果的分析，熟悉控制理论中主要性能指标的定义和计算；2．通过对程序中kp、ki和kd参数的调整，分析PID控制器参数对系统性能指标的影响；3．通过对已知控制系统仿真程序的学习理解，能够对程序作简单修改完成对简单系统的仿真程序设计；学会对延时环节的编程。4．根据程序流程图，编写穷举法形

2、算法，对PI控制器参数的优化，并给出实验结果。（优秀要求）二、实验内容【实验1】已知某电厂主蒸汽温度控制系统结构如图1所示。1）根据已给程序（设kp=0.5,ki=0.006,kd=4），观察系统输出响应曲线，计算该系统的性能指标（上升时间tr、调整时间ts、超调量σ%、峰值时间tp、稳态误差ess）。程序代码见附录１12/12trtpσ%tsess1672156.65%25301）观察Ts对系统性能的影响，Ts=1,2,5,10,15,50Tstrtpσ%tsess颜色11672156.65%2530蓝21652146.86%2530绿51602107.5

3、5%2530红101532038.90%2530黄1514619710.53%2520粉5011717728.39%2510橙结论：在一定范围内，其它条件不变，随着Ts的增大，上升时间和峰值时间都在不断减小，而调整时间基本保持不变，但超调量在不断增大，系统的稳态误差几乎不受其影响。12/121）观察PID控制器参数对系统性能的影响：Ø令ki=0,kd=0，改变kp观察各性能指标的变化；kptrtpσ%tsess颜色0.21782263.69%（2%）191-0.71g0.511916714.16%229-0.50b18713330.44%289-0.33r分

4、析和结论：在一定范围内，其他条件不变，随着Kp的增大，上升时间和峰值时间在不断减小，调整时间和超调量在不断增大，而稳态误差在不断减小且值都为负。适当增大Kp可以减小稳态误差，但不能消除稳态误差。因此Kp的主要作用是改变系统的动态性能。注：当Kp=0.2时，采用的误差带宽是正负2%12/12Ø令kp=0.5,kd=0,改变ki观察各性能指标的变化；kitrtpσ%tsess颜色0.0010r0.00615520711.33%2650b0.0112219341.08%5880g注：当Ki=0.001,x趋于正无穷时，稳态误差趋于0分析和结论:在一定范围内，其它条

5、件不变，随着Ki的增大，上升时间和峰值时间在不断减小，调整时间和超调量在不断增大，而稳态误差不受其影响。积分参数Ki会影响系统的稳定性：Ki增大，上升时间和峰值时间减少，但会造成系统的不稳定，且振荡次数较多，使得调整时间增加，超调量增大。积分最大的特点是可以消除稳态误差，提高系统的控制精度。12/12Ø令kp=0.5,ki=0.006改变kd观察各性能指标的变化。注：当Kd=10,采用的误差带宽是正负2%kdtrtpσ%tsess颜色015520711.33%2650g41672156.65%2530b102012572.39%(2%)1910r分析和结论：

6、在一定范围内，其它条件不变，随着Kd的增大，上升时间和峰值时间在不断增大，调整时间和超调量在不断减小，而稳态误差不受其影响。微分参数有利于增加系统的稳定性以及改善系统的动态特性：Kd增大，上升时间和峰值时间增加，调整时间减少，超调量减少。适当调整Kd可以明显减少超调量，缩短调整时间等，提高控制精度。12/12【实验2】若控制系统调整为如下图所示，试绘出系统响应曲线。1）根据所给传递函数，修订所给程序。2）根据PID经验公式，计算，代入上述修订程序，观察系统响应，并读出各项性能指标。对比程序一和程序二，实验2的源程序代码将实验一的源程序代码作如下修改：（1）将

7、Ki替换为1/(delta*T_i)；（2）将Kp替换为1/delta；（3）删除含Kd项；（4）将X(1:5)扩充到X(1:7)；根据PID经验公式:delta=0.1*0.94*(8+6*(1+0))=1.30T_i=0.6*(6*80+0)=288trtpσ%tsess66189620.39%1779012/12【实验3】若控制系统调整为如下图所示，试绘出系统响应曲线。1）编写迟延程序段，修改实验2程序；2）计算，代入上述修订程序，观察系统响应，并读出各项性能指标。1）对比程序二和程序三，实验3的源程序代码将实验2的源程序代码作如下修改m=(Tao/D

8、T);DX(1:m)=0;fori=1:LPe=r-