过程控制系统实验指导书-simulink仿真部分.doc

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1、过程控制系统Matlab仿真实验实验一SIMULINK建模仿真………………………………………………………1实验二PID调节器…………………………………………………………………3实验三PID调节器的参数整定…………………………………………………5实验四串级控制………………………………………………………………79实验一SIMULINK建模仿真一、实验目的1．熟悉Simulink仿真环境，掌握Simulink建模仿真方法；2．熟悉各典型环节的输出阶跃响应曲线，掌握模型参数对二阶系统输出响应的影响。二、实验设备1．计算机1台；2．MATLAB7.X

2、软件1套。三、实验内容1．在命令窗口输入simulink，观察其模块库的构成；2．搭建一个简单的simulink阶跃响应仿真模型，分析常见过程模型的特点；3．分析模型参数对二阶系统输出响应的影响。四、实验步骤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。1)利用Simulink的Library窗口中的【File】>【New】菜单，打开一个新的模型窗口。2)分别从信号源库（Sourse）、输出方式库（Sink）、连续系统库（Contin

3、uous）中，用鼠标把阶跃信号发生器（Step）、示波器（Scope）、传递函数（TransferFcn）、相加器（Sum）等功能模块选中，并将其拖至模型窗口。3)按要求先将各部分连接好。4)双击传递函数，打开其属性设置对话框进行设置。5)绘制成功，并命名后保存，对模型进行仿真。运行后，双击Scope，得到系统的阶跃响应曲线。1．无自平衡能力的单容对象特性两个无自衡单容过程的模型分别为和，在Simulink中建立模型如下图，观测其单位阶跃响应曲线。2．有自平衡能力的单容对象特性两个自衡单容过程的模型分别为和，在Simulink中建立模型如下

4、图，观测其单位阶跃响应曲线。91．有相互影响的多容对象的动态特性有相互影响的多容过程的模型为，当参数,依次为时，在Simulink中建立模型如下图，观测其单位阶跃响应曲线。2．无相互影响的多容对象的动态特性两个无相互影响的多容过程的模型为和，在Simulink中建立模型如下图，观测其单位阶跃响应曲线。五、实验要求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仿真不同参数的二阶系统输出响应：1)不变，分别为0.1，0.8，1.0，2.0时的单位阶跃响应曲线；2)不变，分别为2，5，8，10时的单位阶跃响应曲线。

5、3)分析模型参数对二阶系统输出响应的影响，撰写实验报告。9实验二PID调节器一、实验目的1．掌握仿真系统参数设置及子系统封装技术；2．分析PID调节器各参数对系统性能的影响。二、实验设备1．计算机1台2．MATLAB7.X软件1套。三、实验原理说明1．建立新的simulink模块编辑界面，画出如图1所示的模块图。对应的增益参数分别设为P和I，左击选中全部框图，右击菜单选择“creatsubsystem”，变为图2。图1：图2：2．右击图2中间的框图“Subsystem”，在右击的菜单中选择“MaskSubsystem”，出现下图。先直接输入

6、disp('PI调节器')，给待封装的子系统命名。3．选择“Parameters”进行参数设置，点击按钮，添加参数，此参数必须与上文设置的参数对应，否则无效，如下图所示。91．点击OK，完成子系统的封装。双击PI调节器模块，出现参数设定对话框如下，可以进行参数调节。四、实验步骤1．从continue模块集中拉出Derivative、Integrator以及从MathOperations模块集中拉出Gain模块，设计PID调节器，对PID调节器进行封装；2．建立Simulink原理图如下：3．双击PID调节器模块，调整调节器的各参数。五、实验

7、要求分析调节器各参数对系统性能的影响，撰写实验报告：1．P调节将PID调节器的积分增益和微分增益改为0，使其具有比例调节功能，对系统进行纯比例调节。调整比例增益（P=0.5，2，5），观察响应曲线的变化。2．PD调节调节器的功能改为比例微分调节，调整参数（P=2，D=0.1，0.5，2，5），观测系统的响应曲线。3．PI调节将调节器的功能改为比例积分调节，调整参数（P=2，I=0.1，0.5，1，1.5，2），观测系统的响应曲线。4．PID调节器1)调整参数：P=2，I=0.5，D=0.2，1，3，20，观测系统的响应曲线；2)调整参数：P

8、=2，I=0.1，0.5，1，2.3，3，D=0.5，观测系统的响应曲线。9实验三PID调节器的参数整定一、实验目的1．掌握PID调节器的参数整定方法——Ziegler-Nich