实验一被控过程的动态特性

北京联合大学

实验报告

课程（项目）名称：过程控制

学院：自动化学院专业：自动化

班级：********** 学号：************* 姓名：张希华成绩：

2012年11月14日

实验一被控过程的动态特性及PID调节器特性

一、实验目的：

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)]；⑹二阶惯性加滞后：Ke-τs/[(T1s+1)(T2s+1)]；

⑶积分环节：1/T a s；⑺积分加纯滞后：e-τs/T a s；

⑷一阶惯性加积分：1/T a s(Ts+1)；⑻积分一阶惯性加纯滞后：e-τs/T a s（Ts+1）；

对象模型中的参数K和T由学生在实验中具体确定。

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；

三、实验步骤：

1、从“开始/程序”菜单,击Matlab图标,进入命令窗口,如下图:

2、点击按钮，或输入simulink后回车，进入Matlab仿真环境。

3、从linear库中找出相应传递函数，创建对象仿真模型；

⑴一阶惯性：K/(Ts+1)

在中找，自定义相关参数。

打印输出曲线，改变参数，观察曲线变化情况。

⑵二阶惯性：K/(T1s+1)(T2s+1)；

在中找两个串在一起,自定相关参数(如上图)。

⑶积分环节：1/T a s；

在中找,在参数中设置Denominator第二项为0,

其他参数自定,打印输出曲线,改变参数,观察曲线变化情况。

⑷一阶惯性加积分：1/T a s(Ts+1)；

在中找两个串在一起,自定相关参数(结合以上2,3)。

⑸一阶惯性加滞后：Ke-τs/(Ts+1)；

在中找，在中找串在一起构成所需系统，

自定参数,观察输出曲线。

⑹二阶惯性加滞后：Ke-τs/(T1s+1)(T2s+1)；

在中找两个,在中找一个串在一起构成所需系统, 自定参数,观察输出曲线。

⑺积分加纯滞后：e-τs/T a s；

在中找,在中找串在一起构成所需系统( 在transfer fcn参数中设置Denominator第二项为0)。

⑻积分一阶惯性加纯滞后：e-τs/T a s（Ts+1）；

在中找两个,在中找一个串在一起构成所需系统, 自定参数,观察输出曲线( 在其中一个transfer fcn参数中设置Denominator第二项为0)。

4、从source库中找到step input作为输入；

5、从sinks库中找到scope 观察输出波形；

6、执行：在模型窗口simulation菜单下选择Start命令，即出现仿真模型的阶跃响应曲线。

7、在中用将每4个输出图形打在一张图里,共两张图。

8、分别对各传递函数进行参数修改，观察并记录对输出曲线的影响；

9、创建PID调节器模型，观察各种调节规律的输出曲线；

10、观察PID参数改变后对其输出曲线的影响；

11、打印各种输出曲线。

四、实验截图

①得到逻辑图如下图：

由仿真模型得到的输出波形如下：

②值修参数如下逻辑图：

由仿真模型得到的输出波形如下：

③加入延迟后，得到如下逻辑图：

由仿真模型得到的输出波形如下：

④改变参数后得到的逻辑图为：

由仿真模型得到的输出波形如下：

⑤创建PID调节器模型

PID过程调节

五、实验分析:

比例系数影响反应速度，越大速度性越好，但会使稳定性下降；加积分反应慢，震荡加剧，可是稳态误差降低至零；微分使超调量减小且对稳态误差无影响。

实验二单回路P I D控制系统组成及过程动态特性参数对控制质

量的影响

一、实验目的：

1．熟悉Matlab仿真环境；

2．理解单回路控制系统的组成；

3．理解给定值扰动和负荷扰动的过渡过程曲线；

4．掌握扰动通道、控制通道的静态参数和动态参数对控制质量的影响；

5．掌握扰动作用位置对控制质量的影响；

6．掌握对象的多个时间常数之间的关系对控制质量的影响；

二、实验内容：

对如下图所示的单回路控制系统进行仿真。

X(S) Y(S)

W C(S) W V(S) W0(S)

-

W m(S)

进入仿真环境，建立如下仿真系统：

例：

其中，Step input作为系统给定值；而Step1 input作为外部干扰。

注：PID模块后的比例环节可换为一阶环节。

具体步骤为：

1、模块在库中，模块在库中，模块在库中，模块在库中。

模块在库的中。

2、双击模块可以设定每个模块的参数，左键拖动鼠标产生连线，右键拖动鼠标可产生交接线。

PID参数设定如下：

（一）给定值扰动：

设置给定值阶跃扰动Step input为某一值，设外部干扰Step1 input为0，改变PID控