实验2matlab及其在自动控制中的仿真应用

《实验2matlab及其在自动控制中的仿真应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、实验2Matlab及其在自动控制中的仿真应用实验地点：明理楼A301、302姓名：学号：专业年级：成缋:一、实验目的1.掌握自动控制仪表基木控制策略；2.研究PID控制器对系统的影响；二、实验仪器、设备PC机MATLAB应川软件三、实验原理1.模拟PID控制器典型的P1D控制结构如图2.1所示。FID控制器＞比例r(t)y(t)对象模型—1—►＞微分L阁2.1典型P1D控制结构PID调节器的数学描述为n⑴=++(⑽+7；Ade(f)dt2数字P1D控制器在计算机PID控制中，连续PID控制算法不能直接

2、使用，需要采用离散化方法，通常使用数字PID控制器。以一系列采样时刻点kT(T为采样周期)代表连续时间t,以矩形法数值积分近似代替积分，以一阶后句差分近似代替微分，S

3、J:t^kT＜£e(r)dr«T^e(jT)=T^e(j)7=0＞0de(t)e(kT)-e((k-1)7)e(k)-e(k-l)~=dtTT离散PID农达式:1人u(k)=Kp[e(k)^-XeU)T^TdA;=o3PID参数整定方法1）临界比例度法在闭环控制系统中，先将控制器变为纯比例作用，即将TI放在“co”位置上，TD放在“0”

4、位置上，并将比例度预置在较大的数值t。在达到稳定后，用改变给定值的办法加入阶跃千扰作川，然后从人到小地逐渐改变控制器的比例度，直至系统产卞等幅振荡（即临界振荡），这吋的比例度叫临界比例度Sk,周期为临界振荡周期Tk。记下Sk和Tk,然后按表2-1中的经验公式计算!li控制器的各参数整定数值。衣2-1临界比例度法参数计算公式表控制作用比例度§/%积分时间Ti/min微分时闾7

5、）/minyIl八.比例25kr1比例+积分2.25k0.85TkAA比例+微分1.85k0.1Tk/、比例+积分+微分1.7

6、5k0.5Tk0.125Tk临界比例度法是要使系统达到等幅振荡后，才能找出戌与rk,对于工艺上不允许产生等幅振荡的系统木方法亦不适用。2）衰减曲线法在W环控制系统屮，先将控制器变为纯比例作川，并将比例度预H在较人的数值上。在达到稳定后，用改变给定值的办法加入阶跃丁•扰，然后从人到小改变比例度，观察被控变M记录曲线的袞减比，直至出现4:1袞减比为止，记下此时的比例度Ss（称4:1袞减比例度），从曲线上得到哀减振荡周期Ts。然；H根据表2-2屮的经验公式，求出控制器的参数整定位。表2-24:1衰减曲线法控

7、制器参数汁算表控制作用比例度S/%积分时间Ti/min微分时间Tiy/miny——Tt，t比例比例+积分比例+积分+微分5SI.2Ss0風().57；().3rso.irs有的过程，4H袞减仍嫌振荡过强，可采用1（）J哀减曲线法。方法同上，得到10:1哀减曲线（见表2-3中曲线）后，记下此时的比例度S's和最人偏差时叫7；（又称上升时fuj）,然后根据表2-3中的经验公式，求出相应的8、7｝、7B值。^2-310:1衰减曲线法控制器參数计算衣控制作用比例度5/%职分时间Tj/min微分时间7b/ini

8、ny/In-10:l比例比例+积分比例+积分+微分1.28；0.8S；27；1.27；0.4Trt实验内容1331.已知三阶对象模型g+25s，利用MATLABsimulink绘制简申•控制系统方块罔（如图2.2所示），研究W环系统在不M控制怙况卜'的阶跃响应，并分析结果。阁2.2控制系统方块阁(1)7；4oo,7；40时，在不同KP值下，闭环系统的阶跃响应；(2)么=1，7；40时，在不同7；值下，闭环系统的阶跃响应：(3)尺,，=7；=1吋，在不同7；值下，闭环系统的阶跃响应；1.被控对象同上，选

9、择合适的参数进行模拟PID控制(PID参数整定)(测出最人偏差、超调量、衰减比、余差、调节吋间)五、实验步骤1.在MATLAB的命令窗口中输入simulink,然后按Enter键，可打开Simulink库浏览器而进入Simulink,如图2.3所示C•瓤1(^1.*/ZCA*fr-Ccre«jtxM1>-McrWie^r2H一S82h5orr«•藝•Wrrtr*•ttrcMH-VI±«kmretriMR，W

10、OhiKateige

11、•场Hced^nt•d*wryto5>^Torttox.藝HxotoUWPItocfcscrBa龜?«U««■MkBxdiMtrSipt«XtA械氯SiaAn5«we««图2.3Simulink库浏览器Simulink界而上方是标题栏和菜单栏。菜单栏下而是常用按钮及待奔关键字填写栏，常用按钮的下面是对所选模块对象的文字说明。Simulink界面的下方分为两部分，左边显示的是全部模块库•，从中可以选择需要的模块库；右边显示选中的模块库中所有的模块1.单击“