单回路控制系统整定实验报告

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 0 0 1 n K T s 1 10 n 4 用广义频率特性法按衰减率 0 75 计算调节器 0 K 0 T 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 i T d T 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 s 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 s 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 调节器参数 控制规律 i T d T P 2 k PI 2 2 k 0 85 k T PID 1 67 k 0 5 k T i T 表 4 4 衰减曲线法整定参数计算表 调节器参数 控制规律 i T d T P 2 s PI 1 2 s 0 5 s T PID 0 8 s 0 3 s T0 1 s T 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 i K d K p K 荡 如图 3 图 3 得出 4 由于 0 25 同时从图中得知 66 p K 1 p K pr T 由公式 1 P K p i i K K T ddP KTK 得出 调节器参数 控制规律 i T d T P0 5 PI 1 820 0324 PID 2 40 072719 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