过程控制系统实验资料报告材料60180.doc

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1、过程控制实验实验报告班级：自动化1202：益伟学号：1209003212015年10月信息科学与技术学院实验一过程控制系统建模作业题目一：常见的工业过程动态特性的类型有哪几种？通常的模型都有哪些？在Simulink中建立相应模型，并求单位阶跃响应曲线。答：常见的工业过程动态特性的类型有：无自平衡能力的单容对象特性、有自平衡能力的单容对象特性、有相互影响的多容对象的动态特性、无相互影响的多容对象的动态特性等。通常的模型有一阶惯性模型，二阶模型等。单容过程模型1、无自衡单容过程的阶跃响应实例已知两个无自衡单容过程的模型分别为和，试在Simulink中

2、建立模型，并求单位阶跃响应曲线。Simulink中建立模型如图所示：得到的单位阶跃响应曲线如图所示：2、自衡单容过程的阶跃响应实例已知两个自衡单容过程的模型分别为和，试在Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。Simulink中建立模型如图所示：得到的单位阶跃响应曲线如图所示：多容过程模型1、有相互影响的多容过程的阶跃响应实例已知有相互影响的多容过程的模型为，当参数,时，试在Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线在Simulink中建立模型如图所示：得到的单位阶跃响应曲线如图所示：2、无相互影响的多容过程的阶跃响应实例已知两个

3、无相互影响的多容过程的模型为（多容有自衡能力的对象）和（多容无自衡能力的对象），试在Simulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。在Simulink中建立模型如图所示：得到的单位阶跃响应曲线如图所示：作业题目二：某二阶系统的模型为，二阶系统的性能主要取决于，两个参数。试利用Simulink仿真两个参数的变化对二阶系统输出响应的影响，加深对二阶系统的理解，分别进行下列仿真：（1）不变时，分别为0.1,0.8,1.0,2.0时的单位阶跃响应曲线；从上至下分别为0.1,0.8，1.0,2.0（2）不变时，分别为2,5,8,10时的单位阶跃响应曲线。

4、从下到上wn分别为2,5,8,10实验二PID控制作业题目：建立如下所示Simulink仿真系统图。利用Simulink仿真软件进行如下实验：1.建立如图所示的实验Simulink原理图。2.双击原理图中的PID模块，出现参数设定对话框，将PID控制器的积分增益和微分增益改为0，使其具有比例调节功能，对系统进行纯比例控制。3.进行仿真，观测系统的响应曲线，分析系统性能；然后调整比例增益，观察响应曲线的变化，分析系统性能的变化。由以上三组响应曲线可以看出，纯比例控制对系统性能的影响为：比例调节的余差随着比例带的加大而加大，减小比例带就等于加大调节系

5、统的开环增益，其后果是导致系统真激烈震荡甚至不稳定，比例带很大时，被调量可以没有超调，但余差很大，调节时间也很长，减小比例带就引起被调量的来回波动，但系统仍可能是稳定的，余差相应减少。4.重复（步骤2,3），将控制器的功能改为比例微分控制，观测系统的响应曲线，分析比例微分的作用。由以上四组响应曲线可以看出，比例微分控制对系统性能的影响为：可以提高系统的稳定性，引入适当的微分动作可以减小余差，并且减小了短期最大偏大，提高了振荡频率1.重复（步骤2,3），将控制器的功能改为比例积分控制，观测系统的响应曲线，分析比例积分的作用。由以上响应曲线可以看出，

6、比例积分控制对系统性能的影响为：消除了系统余差，但降低了稳定性，PI调节在比例带不变的情况下，减小积分时间TI（增大积分增益I），将使控制系统稳定性降低、振荡加剧、调节过程加快、振荡频率升高1.重复（步骤2,3），将控制器的功能改为比例积分微分控制，观测系统的响应曲线，分析比例积分微分的作用。由以上几组响应曲线可以看出，比例积分微分控制对系统性能的影响为：提高系统稳定性，抑制动态偏差，减小余差，提高响应速度，当微分时间较小时，提高微分时间可以减小余差，提高响应速度并减小振荡，当微分时间较大时，提高微分时间，振荡会加剧。2.将PID控制器的积分微分

7、增益改为0，对系统进行纯比例控制。不断修改比例增益，使系统输出的过度过程曲线的衰减比n=4，记下此时的比例增益值。经过调整，当比例P=1时，终值r=0.5，第一个波峰值y1=0.72，第二个波峰值y2=0.55，衰减比约为4，如下图所示1.修改比例增益，使系统输出的过度过程曲线的衰减比n=2，记下此时的比例增益值。经过调整，当比例P=12时，终值r=0.93，第一个波峰值y1=1.6，第二个波峰值y2=1.25衰减比约为2，如下图所示2.修改比例增益，使系统输出呈现临界振荡波形，记下此时的比例增益。P=100p=1000由图可知，Kp值越大，系统

8、的衰减比越小。故要使系统呈现临界波形，可使Kp趋于无穷大3.将PID控制器的比例、积分增益进行修改，对系统进行比例积分控制。不断修改比例