解耦控制仿真实验_V2.0
一种感应电机的解耦控制
感应电机的数学模型
01
02
03
04
电压方程
描述了定子绕组电压与电流之 间的关系。
磁链方程
描述了定子与转子绕组之间的 磁链关系。
转矩方程
描述了转矩与电流和磁链之间 的关系。
解耦控制对感应电机稳态性能的影响
总结词
解耦控制对感应电机稳态性能具有积极影响，能够提高电机在稳态运行时的性能指标。
详细描述
解耦控制通过优化电机的控制策略，减小了稳态运行时各变量间的耦合效应，提高了电 机在稳态运行时的性能表现。解耦控制能够减小稳态误差，优化电机的运行状态，提高 电机的效率和功率因数等性能指标。同时，解耦控制还可以减小电机在稳态运行时的振
优化
根据性能评估结果，对解耦控制策略进行改进和优化，以提高系统的整体性能。
04 解耦控制对感应电机性能 的影响
解耦控制对感应电机效率的影响
总结词
解耦控制可以有效提高感应电机的效率，减少能量损失，优化电机运行状态。
详细描述
解耦控制通过优化电机的输入输出关系，减小了各变量间的耦合程度，使得电机在运行过程中能够更加精准地跟 踪控制信号，从而提高了电机的效率。解耦控制能够减小转矩和磁通之间的耦合，降低铁损和铜损，进一步优化 了电机的效率。
一种感应电机的解耦控制
目 录
• 感应电机的基本原理 • 解耦控制的基本原理 • 一种感应电机的解耦控制方法 • 解耦控制对感应电机性能的影响 • 结论与展望
01 感应电机的基本原理
感应电机的定义与工作原理
感应电机是一种基于电磁感应原理的交流电机，通过定子绕 组产生的旋转磁场与转子绕组中的感应电流相互作用，实现 电能与机械能的转换。
多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究
第50卷第4期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.4 2019年4月Journal of Central South University (Science and Technology)Apr. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2019.04.013多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究王慧1, 2，赵国超1，金鑫1(1. 辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新，123000;2. 哈尔滨工业大学机电工程学院, 黑龙江哈尔滨, 150001)摘要：为研究多轴车辆轮边和传动桥的工作特性和可靠性，模拟四轴车辆的实际工况，基于二次调节技术试制轮桥模拟加载试验台。
针对轮桥试验台驱动转速和输出转矩存在的耦合干扰问题，建立系统传递函数并求解出传递函数之间的对角矩阵，利用对角矩阵对系统进行解耦控制，通过轮桥模拟加载试验台进行耦合干扰实验及解耦控制实验。
研究结果表明：通过对角矩阵对试验台进行解耦控制，能有效解决驱动转速和输出转矩之间的耦合干扰问题，本实验中驱动转速误差减小78%，二次输出转矩误差减小67%，轮边输出转矩误差减小29%，解耦后提高了试验台可控性，可使试验台满足车辆轮桥的动态模拟加载实验的需求，研究结果可为此类轮桥试验台的设计及模拟加载实验提供一定的实验基础。
关键词：多轴车辆；传动桥；试验台；解耦控制；模拟加载中图分类号：TH113; TP302 文献标志码：A 文章编号：1672−7207(2019)04−0854−10Experimental study on decoupling control forwheel-bridge simulated test bench of multiaxial vehiclesWANG Hui1, 2, ZHAO Guochao1, JIN Xin1(1. School of Mechanical Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China;2. School of Mechanical and Electronic Engineering, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China)Abstract: In order to study the working characteristics and reliability of multiaxial vehicles' wheel-bridge, the actual working conditions of the four-axle vehicle were simulated and the wheel-bridge simulated loading test bench was established based on the secondary regulation technology. In view of the coupled interference problem between the driving speed and output torque of wheel-bridge test bench, the system transfer function was established, and the diagonal matrix between the transfer functions was solved. The diagonal matrix was used to decoupling the system and the coupled interference experiment and decoupling control experiment were carried out by the wheel-bridge test bench. The results show that the decoupling control of the test bench by the diagonal matrix can effectively solve the coupled interference problem between the driving speed and the output torque. In this test, the drive speed error is reduced by 78%, the secondary output torque error is reduced by 67% and the wheel side output torque is reduced by 29%. The test bench has better controllability by using diagonal matrix decoupling control, and it can meet the demand of vehicle wheel-bridge dynamic simulation loading experiment. The results can provide a certain experimental basis for the design of this kind of wheel bridge test bench and the simulated loading experiment.Key words: multiaxial vehicle; drive axle; test bench; decoupling control; simulated loading收稿日期：2018−06−19；修回日期：2018−08−01基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(51405213) (Project(51405213) supported by the National Natural Science Foundation of China) 通信作者：王慧，博士，教授，从事二次调节技术研究；E-mail：*******************第4期王慧，等：多轴车辆轮桥加载试验台的解耦控制实验研究855随着对车辆安全可靠性和运行性能要求的不断提高，车辆关键部件的模拟加载试验研究越来越受到重视[1–2]。
解耦控制实验报告
解耦控制实验报告
实验目的：探究解耦控制在自动控制中的应用，并通过实验验证解耦
控制的有效性。
实验原理：
解耦控制是指将系统的输入与输出之间的耦合关系消除，使得系统能
够更加稳定地工作。
所谓输入与输出之间的耦合关系，即指系统在输入信
号作用下，输出信号会受到输入信号的一些干扰或影响。
解耦控制通过分
别对系统的输入和输出进行调节，达到解耦的效果。
在实际应用中，解耦控制可以提高系统的稳定性、可控性和响应速度，减小系统对干扰的敏感性，并且可以避免系统产生不可预测的输出。
实验设备和材料：
1.电脑
2. MatLab软件
3.控制系统实验中常用的电路组件（如电阻、电容等）
实验步骤：
1. 在MatLab中搭建解耦控制系统的数学模型。
2.根据系统模型，设计合适的控制器。
3.将控制器与系统连接起来，进行实验。
4.分别对比解耦控制和未解耦控制的结果并进行分析。
实验结果与分析：
在实验中，我们选择了一个典型的控制系统模型进行解耦控制实验。
实验结果显示，在解耦控制的情况下，系统的输出比未解耦控制的情况下更加稳定，且对干扰信号的响应更加迅速。
这说明解耦控制可以有效地降低系统的耦合性，提高系统的控制性能。
实验总结：
通过本次实验，我们深入了解了解耦控制在自动控制中的应用，并验证了解耦控制的有效性。
在实际应用中，解耦控制可以提高系统的稳定性和可控性，减小系统的不确定性和干扰影响，从而使系统能够更加稳定地工作。
因此，解耦控制在自动控制中具有广泛的应用前景。
解耦控制
2
Y 56 R 1 R 0.8485R 0.0303R
2 66 1 33 2
1
2
Y1主要取决于R2，R1对Y1的影响可以忽略； Y2主要取决于R1，R2对Y2的影响可以忽略.
20
例：一个混合配料过程如图所示，两种原料分别以流量 qA,qB
流入并混合，阀门由 u1 和u2 控制，要去控制其总流量和混合后
5
5s 1
U
s 1
2
Y 2
R 1
5
U 1
3
Y 1
5
R 2
4
5
1
U 2
Y 2
U 5R 5Y , U 5R 5Y
1
1
1
2
2
2
Y 3U 4U , Y 5U U
1
1
2
2
1
2
295 5
Y
R R 0.9899R 0.03356R
1 298 1 149 2
接近1，则采用第j个控制输入u j
解耦控制的基本原理
解耦控制的基本原理解耦控制是一种通过拆分控制系统成为多个相对独立的子系统，从而实现对系统的分析、设计和调节的控制策略。
其基本原理是将控制系统分解成互不影响的几个子系统，并用相应的子控制器来单独控制每个子系统的行为。
这样做的好处是可以减少系统的复杂性，提高系统的可调节性和可靠性，同时也方便了系统的分析和优化。
1.系统拆分：将整个控制系统分解为若干个子系统，每个子系统对应一个相对独立的动态行为。
通过这种方式，将控制系统的复杂度分解为多个较简单的子系统，从而减少控制的难度。
2.子系统控制：为每个子系统设计相应的控制器，以独立地控制每个子系统的动态行为。
通过精确地控制每个子系统的输入和输出，可以实现对整个控制系统的有效控制。
3.反馈控制：每个子系统的控制器可以通过反馈控制的方式，根据系统输出与期望输出之间的差异来调整输入信号。
这样可以实时地修正系统的误差，使系统更加稳定和可靠。
4.信息交互：通过适当的信息交互，将各个子系统的状态和参数信息传递给其他子系统，以实现协同工作。
这样可以保证整个控制系统的统一性和一致性。
电力系统是一个由多个发电机、负荷和输电线路组成的复杂网络。
为了保证电力系统的稳定运行，需要对电力系统进行控制和调节。
解耦控制在电力系统中的应用主要包括两个方面：解耦发电机和解耦负荷。
解耦发电机是指将电力系统中的每个发电机视为一个独立的子系统，并为每个发电机设计相应的控制器。
这样可以实现对发电机的独立控制，使各个发电机之间的影响减小，从而提高电力系统的稳定性。
解耦负荷是指将电力系统中的每个负荷视为一个独立的子系统，并为每个负荷设计相应的控制器。
这样可以实现对负荷的独立控制，使各个负荷之间的影响减小，从而提高电力系统的可靠性。
在电力系统中，可以通过测量发电机的频率、电压和功率等参数，并基于这些测量结果进行分析和优化。
通过控制发电机的输入信号，可以调整发电机的输出功率，从而实现电力系统的稳定供电。
类似地，通过测量负荷的功率需求和电压电流等参数，并基于这些测量结果进行分析和优化。
多变量解耦内模控制系统设计与仿真
多变量解耦内模控制系统设计与仿真李玉霞;黄小莉;滕银银【摘要】For multivariable controller,we always face some troubles,such as that the design is complex,and the adjustment of the controller parameter is inconvenient,and the implementation is difficult and the engineering practica-bility is poor, and so on.In order to solve the problems,a multivariable decoupling internal model controller is pro-posed. As for the controller,the pre-feedback compensation is used to decouple,and two step design method is utilized to implement the controller,and the internal model controller and the decoupled control object are equivalently trans-formed into a PID controller with only one adjustable parameter. Experimental results show that the system decoupling effect is good,and the system exhibits good dynamic response characteristics by adjusting the unique parameter. In the case of model mismatch and interference,the robustness and anti-interference ability of the system is still good,and it has higher engineering application value.%针对多控制回路相互关联耦合的多变量控制器的设计复杂、参数调节困难、实现难度高、工程实用性差的问题,提出一种多变量解耦内模控制器.该系统采用前置反馈补偿方式解耦,通过两步法设计内模控制器,并将内模控制器和解耦后的被控对象等效变换为只有1个参数可调的PID控制器.实验结果表明,系统解耦效果良好,通过对唯一的参数进行调节,系统表现出良好的动态响应特性,在模型失配和存在干扰的情况下,系统的鲁棒性和抗干扰能力也较好,具有较高的工程应用价值.【期刊名称】《西华大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(037)003【总页数】5页(P96-100)【关键词】多变量解耦;内模控制器;PID控制器;鲁棒性【作者】李玉霞;黄小莉;滕银银【作者单位】西华大学电气与电子信息学院,四川成都 610039;西华大学电气与电子信息学院,四川成都 610039;西华大学电气与电子信息学院,四川成都 610039【正文语种】中文【中图分类】TP273随着现代工业的发展，工业过程系统已不再局限于单变量系统[1]，需要控制的变量往往不止一个，且多个变量之间相互关联，即耦合。
多变量解耦控制方法
多变量解耦控制方法多变量解耦控制（Multivariable Decoupling Control）是一种用于多变量控制系统的控制方法，旨在解决多变量系统中变量之间相互影响的问题，以实现对个别变量的独立控制。
本文将重点介绍多变量解耦控制的基本原理、应用领域以及实现方法。
多变量解耦控制的基本原理是将多变量控制系统转化为一组耦合度相对较小的单变量子系统，从而能够实现对这些单变量子系统的相对独立控制。
在多变量控制系统中，由于变量之间存在相互耦合的影响，当控制一些变量时，其他变量的变化也会受到影响，导致控制效果不理想。
多变量解耦控制通过重新设计系统的控制结构，使得系统中的耦合影响尽可能减小，从而实现对每个变量的独立控制。
多变量解耦控制在许多工业领域中得到广泛应用，如化工过程控制、能源系统控制、飞行器控制等。
这些系统通常由多个变量组成，变量之间存在耦合关系。
例如，在化工过程控制中，系统的温度、压力、流量等变量相互影响，为了实现对每个变量的独立控制，需要采用多变量解耦控制方法。
多变量解耦控制的实现方法有多种，其中最常用的方法是基于传递函数模型的解耦控制设计。
这种方法通常包括两个步骤：模型建立和解耦控制器设计。
首先，通过系统辨识方法获得多变量系统的传递函数模型，然后根据系统的传递函数模型设计解耦控制器。
在解耦控制器设计中，通常采用频域设计方法，通过对系统的传递函数进行频域分析，确定解耦控制器的参数。
除了基于传递函数模型的解耦控制方法，还有一些其他的多变量解耦控制方法，如基于状态空间模型的解耦控制、模型预测控制、自适应控制等。
这些方法基于不同的控制原理和数学模型来实现多变量系统的解耦控制，可以根据实际需要选择适当的方法。
总结起来，多变量解耦控制是一种用于多变量控制系统的控制方法，通过重新设计系统的控制结构，实现对每个变量的独立控制。
它在工业领域中得到广泛应用，可以通过基于传递函数模型、状态空间模型、模型预测控制、自适应控制等方法来实现。
一种双模糊解耦控制器的设计与仿真研究
一种双模糊解耦控制器的设计与仿真研究摘要实际工业过程中存在大量多变量、非线性、强耦合的复杂系统，解决多变量耦合有效方法是经典解耦控制，但要建立被控对象的精确数学模型并不容易。
因此，本文提出了一种新型的模糊解耦算法，根据解耦补偿原理和模糊控制思想，设计了以模糊控制器分别作为解耦补偿器和系统控制器的双模糊解耦控制系统。
仿真结果表明，该方法具有简单、易行且解耦能力优良、鲁棒性能好的优点。
关键词多变量系统；模糊解耦；模糊控制对于多变量系统而言，不同的输入和输出之间难免存在一定的耦合，使用传统的单变量控制系统设计方法很难达到令人满意的控制效果。
所以，控制领域的工程人员提出了解耦的思想[1]，早期的解耦方法主要以全解耦状态空间法和现代频率法为代表[2]，这两种方法均要求建立被控对象的精确数学模型，因此，在应用上受到一定程度的限制。
模糊控制的特点是不依赖于被控对象且对其数学模型要求不高，适用于时变、纯滞后、非线性的控制系统[2]。
因此，本文采用模糊规则设计补偿模糊控制器实现对系统的解耦，主控制器设计时也采用的是模糊控制算法，仿真结果表明，该方法达到了良好的解耦效果，使控制系统具有更好的鲁棒稳定性。
1 双模糊解耦控制算法解耦的本质在于应用各种算法设计一个解耦器，用它来抵消在控制过程中各通道之间所产生的耦合，实现各个单回路控制系统独立工作的目的[3]。
本文利用模糊控制器不依赖于被控对象精确数学模型的优点，通过模糊规则实现补偿模糊控制的设计，达到解耦的目的。
同时，系统的控制器也采用模糊控制规则来实现，从而构成双模糊解耦控制系统，其结构如图1所示。
2 模糊控制器设计本文主模糊控制器的设计思路与补偿模糊控制器设计思路类似，故重点介绍补偿模糊控制器的设计。
模糊控制器均选用双输入、单输出的二维模糊控制器，输入量为给定量与输出量之差构成的误差信号及其变化，输出控制量为。
2.1 补偿模糊控制器设计模糊集和均取7个语言值{NB，NM，NS，ZO，PS，PM，PB}，分别表示{负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，划分为13个等级，即{-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，l，2，3，4，5，6}。
解耦控制系统PPT课件模板
解耦控制系统的未来发展方向
智能化解耦控制
多目标优化解耦控制
利用人工智能和机器学习技术，实现自适 应、自学习的解耦控制策略。
研究如何同时优化多个性能指标，实现更 全面的系统性能提升。
网络化解耦控制
鲁棒性解耦控制
针对网络化控制系统，研究如何实现有效 的解耦控制策略。
多变量系统问题
在许多实际工业过程中，系统常常存在多个输入和输出变量，这些变量之间可 能存在耦合关系，导致系统难以控制。解耦控制系统旨在解决这一问题。
解耦控制系统的定义
控制策略
解耦控制系统是一种通过某种控制策 略，使得多变量系统中的各个变量之 间尽可能减少耦合关系的控制系统。
目的
解耦控制系统的目的是提高系统的可 控制性和可观测性，使得各个输出变 量能够独立地被控制，从而更好地实 现系统的性能优化和稳定运行。
06
结论
解耦控制系统的重要性和意义
提高系统性能 解耦控制系统能够将耦合的多个 过程或子系统进行解耦，从而提 高每个子系统的性能和稳定性。
增强系统可靠性 解耦控制系统能够降低子系统之 间的耦合程度，减少系统故障的 传播和扩散，统的设计能够简化系 统结构，降低系统复杂性和控制 难度，提高系统的可维护性和可 扩展性。
详细描述
在能源领域中，解耦控制系统主要用于控制各种能源设备和系统，如风力发电、太阳能发电、火力发电等。通过 解耦控制技术，可以实现能源设备的快速响应和精确控制，提高能源的产出和利用率，降低能耗和环境污染。
04
解耦控制系统的优势与挑战
解耦控制系统的优势
提高系统性能
解耦控制系统能够将复杂系统 分解为多个独立的子系统，从
COMSOL使用技巧_V1.0_2013-02
COMSOL 使用技巧中仿科技公司CnTech Co.,Ltd目录一、1.11.21.31.41.51.6二、2.12.22.32.4三、3.13.23.33.43.5四、4.14.24.34.44.5五、5.15.25.3六、6.16.26.36.46.5七、几何建模................................................................................................................................. - 1 -组合体和装配体................................................................................................................. - 1 -隐藏部分几何..................................................................................................................... - 2 -工作面................................................................................................................................. - 3 -修整导入的几何结构......................................................................................................... - 4 -端盖面............................................................................................................................... - 11 -虚拟几何........................................................................................................................... - 12 -网格剖分............................................................................................................................... - 14 -交互式网格剖分............................................................................................................... - 14 -角细化............................................................................................................................... - 16 -自适应网格....................................................................................................................... - 16 -自动重新剖分网格........................................................................................................... - 18 -模型设定............................................................................................................................... - 19 -循序渐进地建模............................................................................................................... - 19 -开启物理符号................................................................................................................... - 19 -利用装配体....................................................................................................................... - 21 -调整方程形式................................................................................................................... - 22 -修改底层方程................................................................................................................... - 23 -求解器设定........................................................................................................................... - 25 -调整非线性求解器........................................................................................................... - 25 -确定瞬态求解的步长....................................................................................................... - 26 -停止条件........................................................................................................................... - 27 -边求解边绘图................................................................................................................... - 28 -绘制探针图....................................................................................................................... - 29 -弱约束的应用技巧............................................................................................................... - 31 -一个边界上多个约束....................................................................................................... - 31 -约束总量不变................................................................................................................... - 32 -自定义本构方程............................................................................................................... - 34 -后处理技巧........................................................................................................................... - 36 -组合图形........................................................................................................................... - 36 -显示内部结果................................................................................................................... - 37 -绘制变形图....................................................................................................................... - 38 -数据集组合....................................................................................................................... - 39 -导出数据........................................................................................................................... - 39 -函数使用技巧....................................................................................................................... - 43 -7.17.27.37.4八、8.18.2九、9.19.2十、10.110.210.310.4十一、11.111.211.311.411.511.6随机函数........................................................................................................................... - 43 -周期性函数....................................................................................................................... - 44 -高程函数........................................................................................................................... - 45 -内插函数........................................................................................................................... - 46 -耦合变量的使用技巧........................................................................................................... - 48 -积分耦合变量................................................................................................................... - 48 -拉伸耦合变量................................................................................................................... - 49 -ODE 的使用技巧................................................................................................................... - 50 -模拟不可逆形态变化....................................................................................................... - 50 -反向工程约束................................................................................................................... - 51 -MATLAB 实时链接................................................................................................................ - 52 -同时打开两种程序GUI................................................................................................. - 52 -在COMSOL 中使用MATLAB 脚本................................................................................ - 52 -在MATLAB 中编写GUI ................................................................................................. - 53 -常用脚本指令................................................................................................................ - 54 -其他................................................................................................................................... - 56 -局部坐标系.................................................................................................................... - 56 -应力集中问题................................................................................................................ - 56 -灵活应用案例库............................................................................................................ - 57 -经常看看在线帮助........................................................................................................ - 57 -临时文件........................................................................................................................ - 58 -物理场开发器................................................................................................................ - 59 -一、几何建模COMSOL Multiphysics 提供丰富的工具，供用户在图形化界面中构建自己的几何模型，例如1D 中通过点、线，2D 中可以通过点、线、矩形、圆/椭圆、贝塞尔曲线等，3D 中通过球/椭球、立方体、台、点、线等构建几何结构，另外，通过镜像、复制、移动、比例缩放等工具对几何对象进行高级操作，还可以通过布尔运算方式进行几何结构之间的切割、粘合等操作。
《并联机构解耦机理研究与仿真分析》范文
《并联机构解耦机理研究与仿真分析》篇一一、引言并联机构是一种具有多个分支的机械结构，广泛应用于各种自动化设备和机器人中。
然而，由于机构内部的耦合现象，其控制与操作往往面临一定的困难。
解耦技术作为解决这一问题的重要手段，其研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
本文旨在探讨并联机构的解耦机理，并通过仿真分析验证其效果。
二、并联机构解耦机理2.1 并联机构特点并联机构由多个分支组成，各分支之间通过连接点与工作平台相连。
这种结构使得机构具有较高的刚度和承载能力，同时也有利于实现复杂运动轨迹的精确控制。
然而，由于分支间的相互影响，机构内部存在耦合现象，导致控制难度增加。
2.2 解耦机理解耦的目的是将并联机构中的耦合关系转化为相互独立的关系，以便于控制。
解耦方法主要包括物理解耦和数学解耦两种。
物理解耦主要通过优化机构的结构设计来实现，如调整分支的长度、角度等参数。
数学解耦则是通过引入适当的数学模型和算法来消除耦合关系。
本文重点研究数学解耦方法。
在数学解耦过程中，首先需要建立并联机构的数学模型。
然后，通过分析模型的耦合关系，确定解耦的目标和策略。
最后，利用优化算法对模型进行优化，实现解耦。
三、仿真分析3.1 仿真模型建立为了验证解耦机理的有效性，本文采用仿真软件建立了并联机构的仿真模型。
模型中包含了机构的各个分支、连接点以及工作平台等部分。
同时，还考虑了机构的动力学特性和运动学特性。
3.2 仿真过程与结果在仿真过程中，首先对未解耦的并联机构进行仿真，观察其运动过程中的耦合现象。
然后，应用解耦方法对机构进行优化，并对优化后的机构进行仿真。
通过对比仿真结果，可以明显看到解耦后的机构在运动过程中更加稳定，耦合现象得到明显改善。
此外，我们还对机构的运动精度、响应速度等性能进行了分析，结果表明解耦后的机构具有更好的性能。
四、结论本文研究了并联机构的解耦机理，并通过仿真分析验证了其效果。
结果表明，通过数学解耦方法可以有效消除并联机构中的耦合关系，提高机构的运动稳定性和性能。
过程控制系统仿真实验指导
过程控制系统Matlab/Simulink 仿真实验实验一 过程控制系统建模 (1)实验二 PID 控制 (2)实验三 串级控制 (6)实验四 比值控制 (13)实验五 解耦控制系统 (19)附:子系统封装 (26)实验一 过程控制系统建模指导内容：（略）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。
作业题目二： 某二阶系统的模型为2() 224n G s s s n n ϖζϖϖ=++，二阶系统的性能主要取决于ζ，nϖ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）2n ϖ=不变时，ζ分别为0.1, 0.8, 1.0, 2.0时的单位阶跃响应曲线；（2）0.8ζ=不变时，n ϖ分别为2, 5, 8, 10时的单位阶跃响应曲线。
实验二 PID 控制指导内容：PID 控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容，它根据被控过程的特征确定PID 控制器的比例系数、积分时间和微分时间。
PID 控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：（1） 理论计算整定法主要依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。
这种方法所得到的计算数据未必可以直接使用，还必须通过工程实际进行调整和修改。
（2） 工程整定方法主要有Ziegler-Nichols 整定法、临界比例度法、衰减曲线法。
这三种方法各有特点，其共同点都是通过实验，然后按照工程实验公式对控制器参数进行整定。
但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。
工程整定法的基本特点是：不需要事先知道过程的数学模型，直接在过程控制系统中进行现场整定；方法简单，计算简便，易于掌握。
a ． Ziegler-Nichols 整定法Ziegler-Nichols 整定法是一种基于频域设计PID 控制器的方法。
解耦控制系统仿真
综合性设计型实验报告（2）拟定解耦调节器根据解耦数学公式求解对角矩阵, 即()()()()()()()()()()()()()()()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=⎥⎦⎤⎢⎣⎡s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G s G P P P P P P P P P P P P P P P P 22112111221222112112221122211211122222128.752.8 3.313.6530.151216.282.8 5.882544055128.752.8 3.3S S S S S S S S S S ⎡⎤++---=⎢⎥++++++⎣⎦采用对角矩阵解耦后, 系统的结构如下图所示:解耦前后对象的simulink 阶跃仿真框图及结果如下: 1）不存在耦合时的仿真框图和结果图a不存在耦合时的仿真框图（上）和结果（下）2）对象耦合Simulink仿真框图和结果图b 系统耦合Simulink仿真框图（上）和结果（下）对比图a和图b可知, 本系统的耦合影响重要体现在幅值变化和响应速度上, 但影响不显著。
其实不进行解耦通过闭环控制仍有也许获得规定品质。
3）对角矩阵解耦后的仿真框图和结果图c对角矩阵解耦后的仿真框图（上）和结果（下）对比图a和图c可知, 采用对角解耦器后系统的响应和不存在耦合结果同样, 采用对角实现了系统解耦。
解耦后系统可按两个独立的系统进行分析和控制。
（3）控制器形式选择与参数整定通过解耦, 原系统已可当作两个独立的单输入输出系统。
考虑到PID应用的广泛性和系统无静差规定, 控制器形式采用PI形式。
PI参数整定通过解耦的两个单输入输出系统进行, 整定采用试误法进行。
当x1y1通道Kp=20, Ki=3时系统的阶跃响应如图：当x2y2通道Kp=35, Ki=5时系统阶跃响应如图:（4）系统仿真采用对角矩阵解耦时, 控制系统如下图所示:为了比较解耦和不解耦两种情况, 分别列出两种情况的Simulink框图和仿真结果。
解耦控制实验报告
解耦控制实验背景描述1、实验过程描述流股Cold和Hot进入储气罐，通过控制两路流股的流量来控制储气罐的压力和温度，具体的流程见附录。
1、控制变量储气罐的压力控制，设定压力为：400kpa；储气罐的温度控制，设定温度为：70degc。
2、操作变量流股Cold的流量；流股Hot的流量。
3、解耦目标解耦的目标是通过前馈补偿来减少被控变量之间的耦合关系。
4、控制方案本实验对象是一个典型的2*2解耦对象，那么设计到解耦配对的选择问题，可能的方案有两种，如下：方案一：通过流股Cold来控制储气罐的温度；通过流股Hot来控制储气罐的压力。
方案二：通过流股Cold来控制储气罐的压力；通过流股Hot来控制储气罐的温度。
实验目的1、根据仿真模型，了解双输入输出系统及其变量之间的相互耦合与影响；2、掌握解耦控制的基本原理与解耦控制其的设计方法。
实验内容1、根据流程模拟模型，辨识系统的过程模型对象的相对增益；2、根据相对增益阵来分析系统中变量匹配和调整参数设定；3、采用前馈补偿法构成解耦控制方案，设计补偿器的数学模型，并在UniSimDesign仿真平台上实现。
实验步骤1、辨识系统模型。
1) 载入仿真文件，设定初始输入输出，建立系统初稳态。
初始值如下：Cold输入： 34.204kg/h（50%）Hot输入： 95.018kg/h（50%）温度：772.60℃压力： 423.8kPa2) 求输出相对于Cold输入的传递函数：将FIC-100的输入增加10%，阶跃至40.460kg/h（60%），得到响应曲线如下图。
稳态下，温度为68.3℃，压力为389.2kPa。
根据两点法求一阶惯性系统模型公式，求得K=-0.642℃·h/kg，T=22.050min所以同样的方法求压力相对于流股Cold的传递函数，得K=0.774Pa·h/kg，T=12.834min所以3) 求输出相对Hot输入的传递函数将FIC-100的输入重新置为50%，稳定后将FIC-101的输入提升10%，阶跃至105.37kg/h（60%），得到响应曲线如下图。
解耦控制实验概要
实验八解耦控制实验一、实验目的1．掌握解耦控制的基本原理和实现方法。
2．学习利用模拟实验分析研究解耦控制的基本方法。
二、实验仪器1．EL-AT-II型自动控制系统实验箱一台2．计算机一台三、实验内容1．解藕前原系统结构图如图8-1所示，其被控对象为互相耦合的双输入双输出系统，U1（t）和U2（t）为控制量，Y1（t）和Y2（t）为输出量。
图8-1 原系统结构图2．解藕前原系统的模拟电路和结构图如图8-2和图8-3。
图8-2 原系统模拟电路图图8-3 原系统结构图3．开环解耦控制方框图如图8-4。
图8-4 开环解耦控制方框图虚线框内系统由计算机软件编程实现。
4．闭环解耦PID方框图如图8-5，这个图是在开环解耦的基础上，构成反馈控制系统。
图8-5 闭环解耦PID方框图虚线框内系统由计算机软件编程实现。
经PID校正之后，可形成二独立的闭环系统，PID参数的选择与单回路系统的选择方法相同。
为了检验系统是否解耦，取DA1和DA2的阶跃输入信号都为1V。
若将此二信号加入图8-1耦合系统，将会发现Y1(t)和Y2（t）的输出信号都为2V；若将此二信号加入图16开环解耦系统，会看到Y1(t)和Y2(t)的输出信号分别为1V和2V，但过渡过程还不算快；若将此二信号加入图17的PID解耦控制系统时，有反馈作用和PID作用，合理的选择PID 参数，将会看到Y1(t)和Y(t)基本是1V和2V信号。
四、实验步骤1.连接被测量典型环节的模拟电路(图8-1)。
电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，输出Y1接A/D、D/A卡的AD1输入。
输入U2接A/D、D/A卡的DA2输出, 输出Y2接A/D、D/A卡的AD2输入。
检查无误后接通电源。
2.启动计算机，在桌面双击图标 [自动控制实验系统] 运行软件。
3.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。
如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。
开环实验4.选中 [实验课题→解耦控制→开环实验] 菜单项,鼠标单击将弹出参数设置窗口。
系统解耦控制
实验二、 系统解耦控制一、实验目的1、 掌握解耦控制的基本原理和实现方法。
2、 学习利用模拟电路实现解耦控制及实验分析。
二、实验仪器1、 TDN —AC/ACS 型自动控制系统实验箱一台2、 示波器3、 万用表三、实验原理与内容一般多输入多输出系统的矩阵不是对角阵，每一个输入量将影响所有输出量，而每一个输出量同样受到所有输入量的影响，这种系统称为耦合系统。
系统中引入适当的校正环节使传递矩阵对角化，实现某一输出量仅受某一输入量的控制，这种控制方式为解耦控制，其相应的系统称为解耦系统。
解耦系统输入量与输出量的维数必相同，传递矩阵为对角阵且非奇异。
1、 串联控制器()c G s 实现解耦。
图2-1用串联控制器实现解耦耦合系统引入控制器后的闭环传递矩阵为1()[()()()]()()p c p c s I G s G s H s G s G s -Φ=+左乘[()()()]p c I G s G s H s +，整理得1()()()[()()]p c G s G s s I H s s -=Φ-Φ式中()s Φ为所希望的对角阵，阵中各元素与性能指标要求有关，在()H s 为对角阵的条件下，1[()()]I H s s --Φ仍为对角阵， 11()()()[()()]c p G s G s s I H s s --=Φ-Φ设计串联控制器()c G s 可使系统解耦。
2、 用前馈补偿器实现解耦。
解耦系统如图2-2，图2-2 用前馈控制器实现解耦解耦控制器的作用是对输入进行适当变换实现解耦。
解耦系统的闭环传递函数1()[()]()()p p d s I G s G s G s -Φ=+式中()s Φ为所希望的闭环对角阵，经变换得前馈控制器传递矩阵1()()[()]()d p p G s G s I G s s -=+Φ3、 实验题目双输入双输出单位反馈耦合系统结构图如图。
图2-3 系统结构图设计解耦控制器对原系统进行解耦，使系统的闭环传递矩阵为10(1)()10(51)s s s ⎡⎤⎢⎥+⎢⎥Φ=⎢⎥⎢⎥+⎣⎦通过原系统输出量（1,2y y ）与偏差量（1,2e e ）之间的关系112210()()21()()111Y s E s s Y s E s s ⎡⎤⎢⎥⎡⎤⎡⎤+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎢⎥⎢⎥+⎣⎦得到原系统开环传递矩阵 ()p G s1021()111p s G s s ⎡⎤⎢⎥+=⎢⎥⎢⎥⎢⎥+⎣⎦由输出量（1,2y y ）输入量（1,2u u ）个分量之间的关系为112210()()2(1)()()2112(2)2Y s U s s Y s U s s s s ⎡⎤⎢⎥+⎡⎤⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥+⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎢⎥++⎣⎦ 原系统闭环传递矩阵'102(1)()2112(2)2s s s s s ⎡⎤⎢⎥+⎢⎥Φ=+⎢⎥⎢⎥++⎣⎦1）设计的串联控制器为：由于()H s I = 11()()()[()]c p G s G s s I s --=Φ-Φ1111000(1)(1)211151001(51)(51)s s s s s s s s --⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥+++⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥+++⎣⎦⎣⎦⎣⎦210(21)(1)15s s s s s s s +⎡⎤⎢⎥=⎢⎥+++⎢⎥-⎢⎥⎣⎦反馈控制器实现系统解耦的结构图图2-4用串联控制器实现解耦的系统结构图2）设计的前馈控制器为：'11()()[()]()()()d p p G s G s I G s s S s --=+Φ=ΦΦ 带入参数得：202(21)51s s s ⎡⎤⎢⎥+⎢⎥-+⎢⎥+⎣⎦前馈控制器实现系统解耦的结构图图2-5用前馈控制器实现解耦的系统结构图四、实验步骤1、 根据实验题目采用串联控制器或前馈控制器，在实验板上设计解耦系统的模拟实验线路并搭接实验电路。
解耦控制仿真实验(最全版)PTT文档
前言
耦合：操纵变量与被控变量之间是互相影响的，一 个操纵变量的变化同时引起几个被控变量变化的 现象。
前言
解耦：消除系统之间的相互耦合，使各系统成为独 立的互不相关的控制回路。 解得前馈补偿环节的传递函数
解得前馈补偿环节的传递函数 控制通道和干扰通道模型的辨识 被控量和控制量之间的适当匹配；
Gc22(s)
Gv2(s)
D22 (s)
G11 ( s )
G21 ( s )
G12 (s)
G22 (s)
控制通道和干扰通道模型的辨识
由阶跃响应曲线拟合动态模型
解得前馈补偿环节的传递函数
被控量和控制量之间的适当匹配；
控附制加通 解道耦和装干置扰q通i 道模型的辨识
解得前馈补偿环节的传递函数
被控量和控制量之间的适当匹配；
h (3 T ) K (1 a e 3 ) 0 .9h ( 5 )
h (4 T ) K (1 a e 4 ) 0 .9h ( 8 )
辨识方法 切线法 工程法 两点法
• 在HYSYS流程模拟系统上实施
感谢观看
r1 -
r2
-
Kc1 gc1
Kc2 gc2
调节器
1
K11 g11
y1
++
K21 g21
K12 g12
K22 g22
++
y2
2
过程
前馈解耦
r1 -
+
c1
Gc1
D11 (s)
+
1
y11
G11 (s)
y1
+
++
D21 (s)
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−1
控制通道和干扰通道模型的辨识
h ( 3T ) = Ka (1 − e − 3 ) = 0 .95 h ( ∞ )
h( 4T ) = Ka (1 − e ) = 0.98h( ∞)
−4
辨识方法 切线法 工程法 两点法
• 在HYSYS流程模拟系统上实施
解耦控制仿真实验
自动化系实验中心
前言
耦合：操纵变量与被控变量之间是互相影响的，一 耦合：操纵变量与被控变量之间是互相影响的， 个操纵变量的变化同时引起几个被控变量变化的 现象。 现象。
前言
解耦：消除系统之间的相互耦合， 解耦：消除系统之间的相互耦合，使各系统成为独 立的互不相关的控制回路。 立的互不相关的控制回路。 解耦方法： 解耦方法： 被控量和控制量之间的适当匹配； 被控量和控制量之间的适当匹配； 重新整定调节器参数； 重新整定调节器参数； 附加解耦装置 • 利用流程模拟软件进行控制系统仿真，是了解过 程特性的有效途径。
G12 (s)
+
y21
+ห้องสมุดไป่ตู้
Gc2
µc2
D22 (s)
+
µ2
G22 (s)
y2
y22
前馈环节的传递函数
Ｄ２１＊Ｇ２２＋Ｇ２１＝０ Ｄ１２＊Ｇ１１＋Ｇ１２＝０ 解得前馈补偿环节的传递函数 D21= -Ｇ21/G22 D12= -G12/G11
D 11 ( s )
Gc11(s)
Gc12 (s)
Gv1(s)
G11 ( s )
D12 (s)
G 21 ( s )
D21 ( s )
G12 ( s )
Gc21(s)
Gc22(s)
D22 ( s )
Gv2(s)
G22 ( s )
控制通道和干扰通道模型的辨识
由阶跃响应曲线拟合动态模型
qi
a
典型的微分方程
t
h(t)
dh T + h = K ⋅ qi dt
K G (s) = Ts + 1
MIMO系统
r1 -
Kc1 gc1
µ1
K11 g11
+ +
y1
K21 g21 K12 g12 r2
+ +
Kc2 gc2
µ2
K22 g22
y2
调节器
过程
前馈解耦
r1 +
µc1 Gc1 D11 (s)
+ +
µ1
G11 (s)
y11
+ +
y1
D21 (s)
G21 (s)
y12
D12 (s) r2 +
+
9
0.632h(∞)
h(∞)
T
控制通道和干扰通道模型的辨识
h(t)
典型的阶跃响应函数
0.632h(∞)
h(∞)
h(t ) = Ka (1 − e )
h(0) = Ka (1 − e ) = 0
− 0 T
−
t T
T
h(∞) = Ka (1 − e
−
∞ T
) = Ka
h(T ) = Ka (1 − e ) = 0.632h(∞)