基于Matlab的纯滞后控制系统设计

1、实验三基于Matlab的纯滞后控制系统设计一、实验目的1) 学习使用simulink进行Smith预估补偿控制的设计方法。2) 学习使用simulink实现Dahlin算法的设计方法。二、实验原理1. Smith预估补偿控制的设计 已知被控对象传递函数：,3_J30 sG ( s ) = 2e2s +60s+1应用Smith预估补偿算法设计控制系统，并采用PID控制。原理图参见课本P127图4-21和P128 图 4-22。表1衰减曲线法整定控制器参数经验公式控制规律增益积分时间Ti (min)微分时间Td (min)PKpPI0.83 Kp0.5 TsPID1.25 K p0.3 Ts0.1

2、 Ts2. Dahlin算法的设计已知被控对象传递函数:C / 210 sG ( S ) = e100s+1采样周期为2s,选择期望闭环传递函数中的时间常数分别为Tt =5s, 10s, 20s,设计Dahlin控制器。原理图参见课本 P129 4.3.2小节。三、实验内容1)按式(1)建立系统的Simulink模型，应用Smith预估补偿算法设计控制系统，消除滞后时 间的影响，并整定好PID参数。与同一 PID控制器对无滞后的被控对象控制结果相比较， 记录实验曲线。据Smith预估补偿算法建立滞后系统的Simulink模型原理图：图2控制系统整定好PID参数的曲线图b)与同一 PID控制器对

3、无滞后的被控对象控制结果相比较Elep32s3-1PID Contoll&f7rarsfef FetInniponDillyl 6<inThiMetFeI*0SCBpfi图3同一 PID控制器对无滞后的被控对象控制Simulink仿真图图4同一 PID控制器对无滞后系统的仿真曲线图2）与同一被控对象不带 Smith预估补偿器的PID控制系统相比较，观察仿真结果，记录实 验曲线。Io Vlfortepace不带Smith预估补偿器的PID控制系统Simulink仿真图如下仿真图如下:当加入离散 控制器和零 阶保持器时, 观察和比较 实验图。图5不带Smith预估补 偿器的PID 控

4、制系统曲线图32f讯 rH 'Din 1!h.3厂2 F2白60曲PD ControlkiTrarirffir FenTransportD山讥 Olinm血I FadDip可P PhD ContiQllrGunFCfd删屮*Tmn加 Fe TfrtrHRaidDfildvI -0Srztpe-* *sT I'UDniMXB图7离散控制器和零阶保持器的仿真曲线图图6有离散控制器和零阶保持器的 Simulink仿真图3）按式建立系统的Simulink模型，设计Dahlin控制器。改变期望闭环传递函数中的时间 常数，观察不同的仿真结果，记录实验曲线。答：按式（2）建立系统的数字控制器函数，当 T T =5s,根据计算公式可得此控制器如下:D（z）=0如业切2能苕业飭:舫虫血no悟QB当T T =10s,同理可得:0.1313i3-0.1777z5D(Z)=0.039ez5o.0324z50z0i-0z0:-0.00718当T T =20s,同理可得:最新范本，供参考!D(z)=0,039ez®*0,0358i5.0z0z*0z0z*0,00377根据控制系统原理框图可得Simulink模型图图8 Dahlin控制