自动化上交作业

1、河南工程学院实验报告201 4 201 5 学年 第 1 学期学 院 专业班级 姓 名 学 号 指导教师 教研室审核签字 201 4 年 10 月 8 日班级_ 专业_ 姓名_ 学号_ 建筑设备自动化实验一典型环节和系统的认知一、实验目的：1、 了解相似性原理的基本概念。2、 掌握各类典型环节的输入和输出时域关系及相应传递函数的表达形式，熟悉各典型环节的参数（K、T等）。3、 理解系统的基本概况二. 基本知识1比例（P）环节比例环节的传递函数与方框图分别为 其模拟电路（后级为反相器）和单位阶跃响应曲线分别如图1-1所示。其中；这里取 R1=100K，R2=200K，R0=200K。通过改变电路

2、中R1、R2的阻值，可改变放大系数。 图1-1 比例环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线2积分(I)环节积分环节的传递函数与方框图分别为其模拟电路和单位阶跃响应分别如图1-2所示。 图1-2 积分环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线其中 T=RC，这里取 C=10uF，R=100K，R0=200K。通过改变R、C的值可改变响应曲线的上升斜率。3比例积分(PI)环节积分环节的传递函数与方框图分别为 其模拟电路和单位阶跃响应分别如图1-3所示。其中，T=R1C，这里取C=10uF， R1=100K，R2=100K，R0=200K。通过改变R2、R1、C的值可改变比例积分环节的放大系数K和积分时间常数T

3、。图1-3 比例积分环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线4比例微分(PD)环节比例微分环节的传递函数与方框图分别为： 其中 其模拟电路和单位阶跃响应分别如图1-4所示图1-4 比例微分环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线这里取 C=10uF， R1=100K，R2=200K，R0=200K。通过改变R2、R1、C的值可改变比例微分环节的放大系数K和微分时间常数T。实验台上的参考单元：U10、U55比例积分微分(PID)环节比例积分微分(PID)环节的传递函数与方框图分别为 其中， （当KP=2，Ti =0.1，Td =0.1时）其模拟电路和单位阶跃响应曲线分别如图1-5所示。图1-5 比例积分微分

4、环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线其中C1=1uF，C2=1uF，R1=100K，R2=100K， R0=200K。通过改变R2、R1、C1、C2的值可改变比例积分微分环节的放大系数K、微分时间常数Td和积分时间常数Ti。实验台上的参考单元：U12、U5 6惯性环节惯性环节的传递函数与方框图分别为其模拟电路和单位阶跃响应曲线分别如图1-6所示。其中，T=R2C，这里取C=1uF，R1=100K，R2=100K，R0=200K。通过改变R2、R1、C的值可改变惯性环节的放大系数K和时间常数T。图1-6惯性环节的模拟电路图和单位阶跃响应曲线三、在Matlab的simulink中建立各个典型环节观察

5、其阶跃响应和频率响应情况1比例（P）环节2积分(I)环节3比例积分(PI)环节4比例微分(PD)环节5比例积分微分(PID)环节 6惯性环节把以上的阶跃响应输出波形图和将所测得的数据填入实验数据表中。 四、记录实验数据和阶跃响应曲线：名称参数传递函数G(s)图形比例环节K =惯性环节K =T =K =T =积分环节TI =比例积分环节K =TI =K =TI =比例微分环节K =TD =比例积分微分环节K =TI =TD=五，根据典型环节建立系统图改变其参数，输出波形，测量调节调节时间。六、讨论与思考 1、写出各典型环节的微分方程（建立数学模型）。2、根据所描述的各典型环节的微分方程，你能否用

6、电学、力学、热力学和机械学等学科中的知识设计出相应的系统？请举例说明，并画出原理图。班级_ 专业_ 姓名_ 学号_ 二恒温恒湿系统仿真一、实验目的：1. 理解系统建模思想。2. 理解系统控制原理，理解系统组成。3. 理解系统的基本概况二、 控制对象简化及数学模型1、房间模型为了更突出所研究的问题，将房间简化为一个二阶惯性环节。假设房间内部为温度均匀的空间，不考虑由送风温差而导致的局部温度不同；房间围护结构有一定的热惯性，假设围护结构温度均匀。房间内空气的热微分方程为： (1)墙壁微分方程为： (2)其中，tw为房间墙壁内表面温度。K为房间内空气与墙面换热系数，F为换热面积。Q为房间产热量，产热

7、量在5000W附近随即变化，tsup为送风温度，G为送风量G3000m3/h 。送风量恒定不变。ta为房间墙内某点温度,可以认为在仿真计算期间该点温度为常数。Kw为墙面与墙内参照点间的换热系数，Fw为换热面积。、分别为空气和墙壁的惯性参数。将方程(2.1)、(2.2)分别进行拉式变换得到 (3) (4)设房间内空气时间常数为Tr，又令、，设墙壁时间常数为，令，则(1)、(2)分别变为： (5) (6)房间的湿模型为： (7)其中，d为房间含湿量，dsup为送风含湿量，W为房间湿负荷W在1000g/h附近变化。将(7)进行拉式变换得到 (8)设房间的湿模型的时间常数为，则得到(9) (9)2、蒸

8、发器模型对于稳定工况，空气通过蒸发器后，湿球温度降低5oC。在干工况下，相对湿度低于90%；在减湿过程中，相对湿度达到90。求出稳态解后，实际的解为： (10)式中，为t的稳态解。在本题目中，t是空气温度；为当前时刻空气温度；为上一时刻空气温度；T为时间常数；为离散时间步长。3、加热器模型空调箱中有四个可独立控制的加热器，其功率分别为1.25kw，1.25kw，2.5kw，5kw。经过加热器后空气温度上升，含湿量不变。加热器微分方程为： (11)加热器中空气的稳态方程为： (12)其中tain为加热器进口空气温度；ta为加热器出口空气温度；th为加热器肋片温度；K1000W/ oC，Ch=30

9、kJ/ oC，加热器的时间常数ThCh/K30s；4、加湿器模型加湿器的微分方程为： (13)加湿器出口空气湿度： (14)其中： tw为加热器水温；t2为加湿器出口空气温度；d2为加湿器出口空气的含湿量；Cw4.184000J/g.；Qs为加湿器的加热功率Qs6000w；为汽化潜热r2500J/g；是潜热系数。注：sign(x)为符号函数，当x0时，值为1；当x分别双击输入模块input1和input2，在弹出的隶属函数编辑窗口中，对两个输入项的隶属函数进行编辑，这两个输入项名称为E和EC。在模糊规则控制器中编辑模糊控制规则。不同的模糊控制器一般有不同的模糊控制规则。在此系统中的模糊控制规则

10、表如表1。表1模糊控制规则表 EECNB（负大）NM（负中）NS（负小）ZE（零）P（正）NB（负大）PBPBPBZEZENM（负中）PBPBPBZEZENS（负小）PBPBPBZEZEZE（零）PBPBPMZEZEPS（正小）PBPMPMZEZEPM（正中）PBPMPMZEZEPB（正大）PBPMPSZEZE根据这个规则表按ifE=EiandEC=ECithenU=Ui,i=1,2,n的形式在模糊规则编辑器中编写控制规则。然后将文件存盘，文件名设为fuz1.fis。 设定完毕后保存到workspace.在命令窗口中输入命令a=readfis( fuz1);showrule(a)可以看到规则的

11、详细表示。四.仿真调试（1）在命令窗口中输入命令 Rfis=readfis(fuz1)（2）打开上个实验编辑的mdl文件，把控制器替换为fuz1模糊控制器，把其中微分环节换成，前后再加上截止函数，与物理环节对应。（3）仿真调试，包括调试fis文件，把结果图形粘贴出来。（因为外界干扰存在，应为飞知曲线）。常见报错：1、MinMaxblocksdonotacceptbooleansignals.Theinputsignal(s)ofblockmkkzq1/Subsystem/FuzzyLogicControllerwithRuleviewer/FuzzyLogicController/FISWiz

12、ard/Defuzzification1/Max(COA)mustbeoneoftheMATLABuint8,uint16,uint32,int8,int16,int32,single,ordoubledatatypes2、Anerroroccurredwhilepropagatingdatatypebooleanfromblockmkkzq1/Subsystem/FuzzyLogicControllerwithRuleviewer/FuzzyLogicController/FISWizard/Defuzzification1/ZeroStrength(COA),outputport1。以下是解决方案：1、fis编辑器（MATLAB的commandwindow中键入fuzzy打开）中，建立好规则后，file-export-toworkspace2、对于7.0版本，simulink模型窗口菜单中，Simulation-ConfigurationParameters-Implementlogicsignalsasb