实验三、串级控制系统仿真

1、2021/8/51实验三、串级控制系统仿真22021/8/5一、实验目的一、实验目的1、学习串级系统的整定方法学习串级系统的整定方法 2、加深对串级控制系统的理解加深对串级控制系统的理解32021/8/5二、仿真题目二、仿真题目661144221255,80180133,2012010.8,1ssofssofmmWeWessWeWessWW已知被控对象及传感器的传递函数：已知被控对象及传感器的传递函数：42021/8/5要求要求： 1、构造串级控制系统；构造串级控制系统； 2、整定主、副控制器；整定主、副控制器； 3、仿真。仿真。52021/8/5三、实验步骤三、实验步骤 1、构造串级系统结构

2、图构造串级系统结构图 2、整定副回路整定副回路 3、整定主回路整定主回路 4、仿真，并计算控制量下的仿真，并计算控制量下的 5、 观察系统的扰动响应观察系统的扰动响应 ,()psse62021/8/5四、实验内容四、实验内容1、构造串级系统结构图构造串级系统结构图（1）设置设定值：）设置设定值：11( )0.8( )0, ( )1,( )0.8r tc tc tr t由若要求有。72021/8/5（2）方块图方块图1m20.8m10Second disturb1SV20.8SV1 PV2 PVObject 2Object 2Object 1Object 1Manual Switch1Manua

3、l SwitchGround0First disturbPIDControllerController 2PIDControllerController 182021/8/52、整定副回路（按整定副回路（按 ITAE） 查表查表4-11，A=0.904，B=-1.084，代入式代入式（4-18） y= A* ( tauo2 / To2 ) B =2.0423 得得 Kp2= y / Ko2 =0.6808 置于副控制器。置于副控制器。92021/8/53、整定主回路（按整定主回路（按 ITAE） （1）获取广义对象传函）获取广义对象传函 将下图存盘（文件名自取，如将下图存盘（文件名自取，如Sh

4、iYan_3）102021/8/51Out11m20.8m10Second disturb1SV20.8SV1 PVObject 2Object 2Object 1Object 1Manual Switch1Manual SwitchGround0First disturbPIDControllerController 2PIDControllerController 1广义对象广义对象Wo112021/8/5 应用插值法获取广义主对象模型应用插值法获取广义主对象模型 在在command window 中输入命令：中输入命令： t,x,y=sim (ShiYan_3 , , ) ; 然后，在然

5、后，在 workspace 中修改变量中修改变量 y 和和 t 的的取值区间（删除纯时滞段），使两者成为取值区间（删除纯时滞段），使两者成为一一对应关系（方法见后面几页）。一一对应关系（方法见后面几页）。122021/8/5双击打开双击打开132021/8/5142021/8/5 变量变量 t 亦作同样处理。亦作同样处理。 然后，在然后，在command window 中，按插值法中，按插值法拟合广义对象的单位阶跃响应曲线，获得拟合广义对象的单位阶跃响应曲线，获得对象的传递函数。对象的传递函数。152021/8/505010015020025030035040045050000.511.522

6、.53Time(Sec)c(t)0.28 ( )c 0.63 ()c 1t2t162021/8/5 广义对象传函广义对象传函 （2） 计算计算 Kp1，Ti1。按表。按表 4-10：23.142.71683.3231soWes于是，2123-363();() 102ooTtttT由式（）172021/8/5KpTiTdPPIPID0ooTK01.1ooTK00.85ooTK03.30200.5表表4-10 有自平衡能力对象的整定公式有自平衡能力对象的整定公式 （tau0 / To 0.2）182021/8/5 计算，得计算，得： KP1=1.1763；Ti1= 76.362 将参数置于主控制器

7、中。将参数置于主控制器中。192021/8/5 4、仿真仿真 按照下图仿真。观察在控制量、一次扰动按照下图仿真。观察在控制量、一次扰动和二次扰动量分别作用下，被控量的变化和二次扰动量分别作用下，被控量的变化情况。情况。 （1）在控制量作用下，输入程序：）在控制量作用下，输入程序： t,x,y=sim(ShiYan_3,0 500, ); plot(t,y,t,ones(size(t),k:); 202021/8/51Out11m20.8m10Second disturb1SV20.8SV1 PVObject 2Object 2Object 1Object 1Manual Switch1Manu

8、al SwitchGround0First disturbPIDControllerController 2PIDControllerController 1212021/8/505010015020025030035040045050000.20.40.60.811.21.4Time(Sec)c(t)222021/8/5 tp=spline(y,t,max(y) sigma=max(y)-1= 8.92% ess=1-y(length(t)=0计算性能参数：计算性能参数：232021/8/5（2）在扰动量作用下在扰动量作用下 按照下图，按照下图，分别分别在一次扰动和二次扰动下在一次扰动和二次扰动下（扰动量设为扰动量设为0.5 ）仿真，并观察扰动响应仿真，并观察扰动响应。 242021/8/51Out11m20.8m10Second disturb1SV20.8SV1 PVObject 2Object 2Object 1Object 1Manual Switch1Manual SwitchGround0.5First disturbPIDControllerController 2PIDControllerController 1252021/8/5