单回路控制系统整定实验报告.doc

单回路控制系统整定实验报告
一、实验目的
(1)掌握动态模型的创建方法.。
（2）掌握单回路控制系统的理论整定方法和工程整定方法。
（3）了解调节器参数对控制品质的影响。
二、实验仪器
计算机一台
三、实验步骤
（1）启动计算机，运行MATLAB应用程序。
（2）在MATLAB命令窗口输入Smulink,启动Simulink。
（3）在Simulink库浏览窗口中，单击工具栏中的新建窗口快捷按钮或在Simulink库窗口中选择菜单命令FileNewModeel,打开一个标题为“Untitled”的空白模型编辑窗口。
（4）用鼠标双击信号源模块库（Source）图标，打开信号源模块库，将光标移动到阶跃信号模块（Step）的图标上，按住鼠标左键，将其拖放到空白模型编辑窗口中。用鼠标双击附加模块库（Simulink Extra）图标，打开A到底提哦哪里Liner模块库，将光标移到PID Controller图标上，按住鼠标左键，将其拖放到空白模块编辑窗口中。
（5）用同样的方法从连续系统模块库(Continuous)、接受模块库(Sinks)和数学运算模块库(Math Operations)中把传递函数模块(Transfer Fcn)、示波器模块(Scope)和加法器模块（Sum）拖放到空白模型编辑窗口中。
（6）用鼠标单击一个模块的输出端口并用鼠标拖放到另一模块的输入端口，完成模块间的连接，如图1，图二。

图1

图二
（7）构造图1所示的单回路反馈系统的仿真模型。其中控制对象由子系统创建，如图2。
（8）设调节器为比例调节器，对象传递函数为：（其中：=1，=10，n=4），用广义频率特性法按衰减率0.75计算调节器的参数；根据计算结果设置PID调节其参数，启动仿真，通过示波器模块观测并记录系统输出的变化曲线
（9）用响应曲线法整定调节器的参数。
1）求出对象的阶跃响应曲线
2）根据响应曲线求取对象的动态特性参数。
3）启动仿真，通过示波器模块观测并记录系统输出的变化曲线。
（10）用临界曲线法整定调节器参数
1）先将调节器改成纯比例作用（使=∞， =0），并将比例增益置于最小的数值，然后将系统投入闭环运行。启动仿真，通过示波器模块观测并记录系统输出的变化曲线。逐渐增加比例增益，观测不同比例增一下的调节过程，直到调节过程出现等幅震荡为止，记录此时的比例带和系统的临界振荡周期和Tk。
2）根据求得的和Tk，由表4-3可求得调节器的增定参数。
3）将调解器参数设置好，做系统的定制阶跃扰动试验，观测控制过程，并根据响应曲线适当修改整定参数。
(11)用衰减曲线法整定调节器参数。
1）先将调节器参数Ti=∞，Td=0，并将比例增益置于较小的数值，然后将系统投入闭环运行。启动仿真，通过示波器模块观测并记录系统输出的变化曲线。逐渐增加比例增益，观测不同比例增益下的调节过程，直到调节过程出现衰减率为0.75的震荡为止，记录此时的比例带δs和系统的震荡周期Ts。
2）由表4-4可求得调节器的整定参数。
表4-3 临界曲线法整定参数计算表

控制规律
调节器参数

P
2

PI
2.2
0.85

PID
1.67
0.5

表4-4 衰减曲线法整定参数计算表
控制规律
调节器参数

P
2

PI
1.2
0.5

PID
0.8
0.3
0.1

3）将调节器参数设置好，做系统的定值阶跃扰动试验，观测控制过程，适当修改整定参数，直到控制过程满意为止。

四、实验结果
（1）临界曲线法
将调节器改成纯比例积分，即=0，=0。调整直到出现等幅震荡。如图3。

图3
得出：=4。由于=0.25，同时从图中得知=66。
由公式：
得出
控制规律
调节器参数

P
0.5

PI
1.82
0.0324

PID
2.4
0.0727
19.8

PI得出的图形

PID得出来的图形

(2) 衰减曲线法
将调节器改成纯比例积分，=0，=0。调整 直到调节过程衰减率为0.75的震荡为止。如图

此时得出=1.87

动 态 建 模 实 验 报 告

专业 自动化专业
班级
指导教师
姓名
学号

实验日期