过程控制仿真实验

实验一 单回路控制系统的参数整定

一、实验要求

1、了解调节器特性的实验测试方法；

2、掌握依据飞升特性曲线求取对象动态特性参数和调节器参数的方法；

3、熟悉单回路控制系统的工程整定方法。

二、实验内容

测得某工业过程的单位阶跃响应数据，如附表所示；单位阶跃响应曲线，如图1所示：

050100150200

25030035040045000.20.40.60.811.2t/s y (t )

02040608010012014016018020000.20.40.60.8

1

1.2

t/s y (t )

图1 单位阶跃响应曲线

1、 试用高阶传递函数描述该过程的动态特性；

2、 在Simulink 中搭建解算出的被控对象单回路控制系统；

3、 采用稳定边界法整定调节器参数，并给出P 、PI 、PID 三种调节器的控制曲线；

4、 比较、分析实验结果

5、 加分项目：采用衰减曲线法整定调节器参数

实验总结：

实验二 串级控制系统实验

一、实验要求

1、了解串级控制系统组成原理，串级控制调节器参数的整定与投运方法。

2、掌握控制系统采用不同控制方案的实现过程，并与单回路控制相比较。

二、实验内容

测得某工业过程构成如图所示的串级控制系统如图1所示，假设Gv(s)=1,Gm(s)=1, G o2(s )G c2(s )G o1(s )G c1(s )X (s )Y (s )

其中，主对象的传递函数()2o11.03011253)(+⋅+=s s s G ，副对象的传递函数1.0109.0)(o2+=s s G 。 该系统为定值控制系统，输入为单位阶跃信号。

1、 试在Simulink 中搭建被控对象串级控制仿真系统；

2、 试采用两步法整定主、副控制器的PID 参数；

3、 比较试验：试对同样的被控过程采用单回路控制方案，利用稳定边界法整定调节器参数，并给出PID 控制的输出曲线。

4、 比较、分析实验结果

5、加入白噪声之后的整定结果

实验三 调节器参数变化对控制过程的影响

一、实验要求

1. 掌握PID 控制器对系统的影响；

2. 巩固和加深对理论知识的理解，获得分析、验证系统性能的技巧。

二、实验内容

某工业过程的传递函数为()()2

1151)(+⋅+=s s s G o ，假设1)(=s G v ，1)(=s G m ，调节器为PID 控制策略。该系统为定值、简单控制系统，期望输入为单位阶跃信号。

1. 试在Simulink 中搭建解被控对象的仿真系统，利用临界比例度法整定

2. 结合教材P195的表6-1给出P 、PI 、PID 三种控制方案的输出响应比较曲线，并简要分析该现象；

3. 在比例P 控制方案中，分别给出0.01671=P 、0278.02=P 、1000.03=P 三种情况下的输出响应比较曲线，并简要分析该现象；

4. 在比例-微分PI 控制方案中，分别给出⎪⎩⎪⎨⎧==1.30720.030611i T P 、⎪⎩⎪⎨⎧==1.6235 0.030622i T P 、⎪⎩⎪⎨⎧==0268.30.03063

3i T P 三种情况下的输出响应比较曲线，并简要分析该现象；

5. 在比例-微分-积分PID 控制方案中，分别给出⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===0.11800.95500.0236111d i T T P 、⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===0.23870.9550 0.0236222d i T T P 、⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===0.3540

0.95500.0236333d i T T P 三种情况下的输出响应比较曲线，并简要分析该现象。