《Matlab与系统仿真》期末考试

红河学院2011-2012学年春季学期Matlab与系统仿真课程期末考试试卷 A卷考试单位：工学院 考试日期： 2012年 6 月 20日题 号一二总分得 分题 号一二得 分要求：1、第1小题采用SIMLINK仿真，第2小题采用M语言编程；2、程序中的参数完全一样者，试卷都以0分记；3、提交的压缩包包括M文件、mdl模型、Word文档（仿真输出曲线），压缩包以自己的姓名、学号、班级命名；得 分评卷人一、设计题(每小题50分，共100分)1、精馏过程是在一定物料平衡和能量平衡基础上进行的。在精馏塔的连续操作过程中应做到物料平衡、气液平衡和热量平衡，这三个平衡互相影响，互相制约。现以蒸汽流量作为副变量，精馏塔釜温度为主变量，构成精馏塔釜温度与蒸汽流量串级控制系统。已知主被控对象的数学模型为G(s)=1.25e-44s/(25s+1)2，副被控对象的数学模型为G(s)=e-4s/(12s+1)，精馏塔釜设定温度为1300，副控制器选择作用，主控制器选择PID作用，试整定串级控制器的参数为最佳值，使系统的最大偏差1.5。（采用SIMLINK仿真，参数自己整定）解：参数整定：先使ki=0，在单位阶跃信号下，调整Kp使系统等幅震荡，即系统处于临界稳定状态。记录此时的震荡周期Tc，比例系数Kc。则Kp=kc/2.2,Ki=kp/(0.8Tc)。 Kc=5.7，Tc=15，Kp=2.59,Ki=0.216,仿真时间为80K c=1.55,Tc=150,kp=0.7,Ki=0.00587仿真时间1000到500秒时输出稳定，系统偏差不大Kp=0.31 Ki=0.0091P(s)=0.882、设一被控对象，用增量式PID控制算法编写仿真程序（输入分别为单位阶跃、正弦信号，采样时间为1ms，控制器输出限幅:-5,5，仿真曲线包括系统输入、输出及误差曲线。（采用M语言编程，参数自己整定）clear all; close all; ts=0.001; sys=tf(50,0.125,7,1); dsys=c2d(sys,ts,z); num,den=tfdata(dsys,v); u_1=0.0;u_2=0.0; y_1=0.0;y_2=0.0;x=0,0,0; error_1=0; error_2=0; for k=1:1:2000 time(k)=k*ts; S=2;%s=1?s=2? if S=1 kp=8;ki=0.03;kd=3.2; rin(k)=1; %Step Signal elseif S=2 kp=46;ki=0.06;kd=420; rin(k)=0.5*sin(2*pi*k*ts); %Sine Signal end du(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3); u(k)=du(k)+u_1;%PID Controller %Restricting the output of controllerif u(k)=5 u(k)=5; end if u(k)=-5 u(k)=-5; end%Linear model yout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(2)*u_1+num(3)*u_2; error(k)=rin(k)-yout(k); %Return of parameters u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k); y_2=y_1;y_1=yout(k); x(1)=error(k)-error_1; %Calculating P x(2)=(error(k)-2*error_1+error_2); %Calculating D x(3)=error(k); error_2=error_1;%Calculating I error_1=error(k); end figure(1); plot(time,rin,b,time,yout,r); xlabel(time(s),ylabel(rin,yout); figure(