控制系统仿真试验报告三

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专业班级：自动化12%%姓名：%%%%%学

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试验三采样系统的仿真

一、试验内容1

1、取Kp=1.89，Ti=30s，Td=7.5s，T=10s，H2set_percent=80，tend=700，进行仿真试验，绘制仿真曲线。

clcclearallA=2;ku=0.1/0.5;H10=1.5;H20=1.4;

alpha12=0.25/sqrt(H10);alpha2=0.25/sqrt(H20);R12=2*sqrt(H10)/alpha12;R2=2*sqrt(H20)/alpha2;H1SpanLo=0;H2SpanLo=0;H1SpanHi=2.52;H2SpanHi=2.52;Kp=1.89;Ti=30;Td=10;

ad=1/(A*R12);a1=1/(A*R12);a2=1/(A*R2);Kc=Kp/Ti;bc=Ti;Kd=1/A;K1=ku/A;K2=1/(A*R12);beta1=1/(a1*a2);beta3=beta1*a1/(a2-a1);beta2=-beta1-beta3;

u(1)=0;u(2)=0;u(3)=0;y(1)=0;y(2)=0;y(3)=0;nCounter=70;T=10;k=2;deltuU=0;

e(1)=0;e(2)=0;e(3)=0;uc(1)=0;

H20_percent=(H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100;H2set_percent=80;tend=nCounter*T;fort=2*T:T:tendk=k+1;

e(3)=(H2set_percent-

(y(k-1)+H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100)/100;

deltaU=Kp*(e(3)-e(2))+Kp*T/Ti*e(3)+Kp*Td/T*[e(3)-2*e(2)+e(1)];e(1)=e(2);e(2)=e(3);

u(k)=u(k-1)+deltaU;

y(k)=(exp(-a1*T)+exp(-a2*T))*y(k-1)-

exp(-(a1+a2)*T)*y(k-2)+K1*K2*(beta1+beta2+beta3)*u(k)-K1*K2*(beta1*(exp(-a1*T)+exp(-a2*T))+beta2*(1+exp(-a2*T))+beta3*(1+exp(-a1*T)))*u(k-1)+K1*K2*(beta1*exp(-(a1+a2)*T)+beta2*exp(-a2*T)+beta3*exp(-a1*T))*u(k-2);y(k-2)=y(k-1);y(k-1)=y(k);u(k-2)=u(k-1);u(k-1)=u(k);end

y=(y+H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100;y2sp=H2set_percent*ones(size(y'));u=(u+0.5)*100;

Hlevel(:,1)=y;Hlevel(:,2)=y;y1=y;y2=y;

textPositionH1=max(Hlevel(:,1));textPositionH2=max(Hlevel(:,2));

H2Steady=Hlevel(size(Hlevel(:,1),1),1)*ones(size(y1'));xmax=max(0:T:tend);xmin=0;

ymax=90;ymin=50;

scrsz=get(0,'ScreenSize');

gca=figure('Position',[510scrsz(3)-10scrsz(4)-90])%gca=figure('Position',[510scrsz(3)/2scrsz(4)/1.5])set(gca,'Color','w');

plot(0:T:tend,Hlevel(:,1),'b','LineWidth',2)holdon

plot(0:T:tend,y2sp,'k','LineWidth',2)

line([tend/2tend/2+27],[(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/6(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/6],'Color','b','LineWidth',6)

text(tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/6,'第2个水箱的液位H2','FontSize',16)

line([tend/2tend/2+27],[(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/4.2(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/4.2],'Color','k','LineWidth',6)text(tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/4.2,'第2个水箱的液位给定值','FontSize',16)axis([xminxmaxyminymax]);

text(tend/5,ymax+1.5,'试验三PID数字控制器控制效果','FontSize',22)Grid

%holdoff

仿真曲线如下所示：

二、试验内容2

1、针对试验二的第一部分内容，利用Simulink建立该系统，取Kp=1.78，Ti=85s，ΔH2s=0，ΔQd=0.05，进行仿真试验，观测响应曲线。

2、针对试验二的其次部分内容，利用Simulink建立该系统，取

Kp=1.78，Ti=85s，T=10s，ΔH2s=H2set_percent=80,ΔQd=0;tend=700,

进行仿真试验，观测响应曲线。

三、思考与总结

1、探讨增量式PID算法优点。

答：增量式PID是指数字控制器的输出只是控制量的增量Δu(k)。采用增量式算法时，计算机输出的控制量Δu(k)对应的是本次执行机构位置的增量，而不是对应执行机构的实际位置，因此要求执行机构必需具有对控制量增量的累积功能，才能完成对被控对象的控制操作。执行机构的累积功能可以采用硬件的方法实现；也可以采用软件来实现。

增量式算法优点：①算式中不需要累加。控制增量Δu(k)的确定仅与最近3次的采样值有关，简单通过加权处理获得比较好的控制效果；②计算机每次只输出控制增量，即对应执行机构位置的变化量，故机器发生故障时影响范围小、不会严重影响生产过程；③手动—自动切换时冲击小。当控制从手