工业过程控制及自动化仪表实验.doc

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1、北京联合大学实验报告课程（项目）名称：实验一被控过程的动态特性及PID调节器特性学院：自动化学院专业：电气工程与自动化班级：学号：26姓名：林驷淇成绩：2012年05月12日一、任务与目的1、了解Matlab的实验环境；2、掌握Matlab创建模型的方法；3、理解过程特征参数变化对其动态特性的影响；4、理解PID调节器参数对其特性的影响。二、实验条件Matlab7.0仿真软件三、实验内容1、观察下述8种对象模型的阶跃响应曲线；⑴一阶惯性：K/(Ts+1)；⑸一阶惯性加滞后：Ke-τs/(Ts+1)；⑵二阶惯性：K/[(T1s+1)(T2s+1)

2、]；⑹二阶惯性加滞后：Ke-τs/[(T1s+1)(T2s+1)]；⑶积分环节：1/Tas；⑺积分加纯滞后：e-τs/Tas；⑷一阶惯性加积分：1/Tas(Ts+1)；⑻积分一阶惯性加纯滞后：e-τs/Tas（Ts+1）；2、观察参数改变后对过程输出曲线的影响；3、创建PID调节器模型，观察各种调节规律的输出曲线；4、观察PID参数改变后对其输出曲线的影响；5、打印所有输出曲线图形并注明各参数值；四、实验步骤1、打开simulink工具箱2、按照实验指导书要求，建立起相应模型3、绘制输出曲线4、分析现象五、现象分析1、一阶惯性环节、二阶惯性环节

3、、积分环节、一阶惯性加积分环节分析接线图：对应输出曲线图1-1图中紫色曲线代表一阶惯性环节、绿色曲线代表二阶惯性环节、红色代表积分惯性环节、蓝色代表一阶惯性加积分环节分析：从图中应可以看出，红色和蓝色带有积分环节的曲线无自衡能力；绿色和蓝色曲线为双容对象曲线，带有容积滞后。2、带有滞后的一阶惯性环节、二阶惯性环节、积分环节、一阶惯性加积分环节分析接线图：对应输出曲线图1-2图中紫色代表加入延时的一阶惯性环节、绿色曲线代表加入延时的二阶惯性环节、红色代表加入延时的积分惯性环节、蓝色代表加入延时的一阶惯性加积分环节分析：其分析与图1-1，不加时间延

4、时的各个环节相同，不同的是，加入时间延时后，可以从图中看出响应输出曲线明显滞后。3、改变参数值后的一阶惯性环节、二阶惯性环节、积分环节、一阶惯性加积分环节分析接线图：对应输出曲线：图1-3图中紫色曲线代表一阶惯性环节、绿色曲线代表二阶惯性环节、红色代表积分惯性环节、蓝色代表一阶惯性加积分环节。分析：同图1-1比较，可以发现一阶惯性环节和二阶惯性环节的终值变小，积分惯性环节和一阶惯性加积分环节的发散时间加快。4、改变参数值后，带有滞后的一阶惯性环节、二阶惯性环节、积分环节、一阶惯性加积分环节分析接线图：对应输出曲线：图1-4分析：同图1-2比较后

5、可看出，其分析结果同图1-1与图1-3比较后结果相同1、创建PID调节器模型在simulink工具箱中分别将比例增益模块、积分模块以及微分模块并联，形成PID模块，加入输入输出模块，即可观察到PID调节器模型对应的输出曲线。接线图：对应输出曲线：图1-51、改变PID参数后观察曲线连接图：对应输出曲线：图1-6分析：加强微分作用后，曲线的超调时间缩短，冲击作用加强；加强比例作用后，系统的稳定值增加。六、结论通过此次实验，可以得出以下结论：1、再加入延时后，系统的输出响应会相应的推迟；2、当系统为多容环节时，输出会有容积滞后现象；3、当加入积分环

6、节后，系统会由有自衡能力变成无自衡能力系统；换言之，积分环节影响系统稳定性；4、当积分时间常熟越大时，系统稳定性越低，发散时间越快；5、一阶惯性环节时间常数越大，系统终值越小；6、比例作用加强，系统的终值增加；7、微分作用加强，系统超调时间减小。七、评语