过程控制实验报告汇总.doc

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1、过程控制课程实验报告实验一：串级系统的仿真控制1.实验要求：假设一串级控制系统的结构框图为：其中：将传递函数带入并绘制串级控制系统的Simulink结构图：2.执行程序：clc;%清除命令窗口clearall;%清除所有记录[a,b,c,d]=linmod('chuanji');%加载simulink模型sys=ss(a,b,c,d);%建立状态空间表达式figure(1);%绘制图形1step(sys);%获得阶跃响应曲线holdon%绘图保持[y,t]=step(sys);%y为纵轴，t为横轴的阶跃曲线

2、[mp,tf]=max(y);%返回峰值及峰值时间cs=length(t);%获得稳态时间yss=y(cs);%获得稳态值sigma=100*(mp-yss)/yss;%计算超调量tp=t(tf);%计算峰值时间%计算调节时间i=cs+1;n=0;whilen==0,i=i-1;ifi==1n=1;elseify(i)>1.05*yss%判断响应值是否大于稳态值%的1.05倍n=1;endendt1=t(i);cs=length(t);j=cs+1;n=0;whilen==0,j=j-1;ifj==1n=1

3、;elseify(i)<0.95*yss%判断响应值是否小于稳态值的0.95倍n=1;endendt2=t(j);Ift2t2,ts=t1;endelseift2>tp,ift2

4、sigma=73.4939tp=69.2071ts=820.16444.实验结论：1.（从回路的个数分析）由于串级控制系统是一个双回路系统，，因此能迅速克服进入副回路的干扰，从某个角度讲，副回路起到了快速“粗调”作用，主回路则担当进一步“细调”的功能，所以应设法让主要扰动的进入点位于副回路内。2.能改善被控对象的特性，提高系统克服干扰的能力。由于副回路等效被控对象的时间常数比副对象的时间常数小很多，因而由于副回路的引入而使对象的动态特性有了很大的改善，有利于提高系统克服干扰的能力。3.提高了系统的控制精度。

5、实验二：专家PID仿真控制1.实验要求：假设一专家控制系统的传递函数为：G(s)=采用专家系统PID控制，输入信号为阶跃信号，取采样时间为1ms，用MATLAB仿真模拟此模型的阶跃响应过程。2.专家PID控制过程分析：专家控制的实质是基于受控对象和控制规律的各种知识，并以智能的方式利用这些知识来设计控制器。利用专家经验来设计PID参数便构成了专家PID控制。（1）首先通过传递函数离散取样，采样时间间隔为1ms。（2）然后取PID初始值：kp=0.6;ki=0.03;kd=0.01;（需要根据传递函数调整）（

6、3）二阶系统阶跃过程分析如下，取阶跃信号：令e(k)表示离散化的当前采样时刻的误差值，e(k-1)、e(k-2)、分别表示前一个和前两个采样时刻的误差值，则有根据误差及其变化，可设计专家PID控制器，该控制器可分为5种情况设计：Ⅰ：时，实施开环控制。Ⅱ：当时由控制器实施较强控制作用，其输出可以为当时控制器实施一般的控制作用，其输出为Ⅲ：当时，控制器输出不变。Ⅳ：当时，实施较强控制作用，当时，实施较小控制作用，Ⅴ：当时，此时加入积分，减小稳态误差。式中，—————误差e的第k个极值；—-分别为第k次和第k-1

7、次控制器输出；=2——————增益放大系数，；=0.6—————增益抑制系数，；——设定的误差界限，，其中可取0.8，0.4，0.2，0.01四值；=0.001—————任意小正实数。（4）最后写出线性模型及当前采样时刻的误差值：（5）循环以上(3)—(4)步，循环次数为1000次。（6）画出专家PID控制阶跃响应曲线图（a）和误差响应曲线（b）。1.实验程序：%ExpertPIDControllerclearall;%清除所有记录closeall;%关闭所有ts=0.001;%采样时间ts=0.001sy

8、s=tf(5.235e5,[1,87.35,1.047e4,91]);%建立连续系统传递函数模型dsys=c2d(sys,ts,'z');%连续系统转换为离散系统模型[num,den]=tfdata(dsys,'v');%返回分数形式的传递函数u_1=0.0;u_2=0.0;u_3=0.0;%设定输入初始值y_1=0.0;y_2=0.0;y_3=0.0;%设定输出初始值x=[0,0,0];%设置一个三维变量x2_