还剩4页未读,继续阅读
文本内容:
袆腿蒈衿螂腿薁蚁肀膈芀袇羆芇莃蚀袂芆蒅袅螈芅薇蚈膇芄莇蒁肃芃葿螆罿芃薁蕿袅节芁螅螁芁莃薇聿莀蒆螃羅荿薈薆袁莈芈螁螇莇蒀薄膆莇薂袀肂莆蚅蚂羈莅莄袈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈肀艿虿羄聿莁袄袀肈薃蚇袆肇蚅薀膅肆莅螆肁肅蒇薈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿膃莂螂肈膂蒄薅羄膁蚆螀羀膀莆蚃袆腿蒈衿螂腿薁蚁肀膈芀袇羆芇莃蚀袂芆蒅袅螈芅薇蚈膇芄莇蒁肃芃葿螆罿芃薁蕿袅节芁螅螁芁莃薇聿莀蒆螃羅荿薈薆袁莈芈螁螇莇蒀薄膆莇薂袀肂莆蚅蚂羈莅莄袈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈肀艿虿羄聿莁袄袀肈薃蚇袆肇蚅薀膅肆莅螆肁肅蒇薈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿膃莂螂肈膂蒄薅羄膁蚆螀羀膀莆蚃袆腿蒈衿螂腿薁蚁肀膈芀袇羆芇莃蚀袂芆蒅袅螈芅薇蚈膇芄莇蒁肃芃葿螆罿芃薁蕿袅节芁螅螁芁莃薇聿莀蒆螃羅荿薈薆袁莈芈螁螇莇蒀薄膆莇薂袀肂莆蚅蚂羈莅莄袈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈肀艿虿羄聿莁袄袀肈薃蚇袆肇蚅薀膅肆莅螆肁肅蒇薈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿膃莂螂肈膂蒄薅羄膁蚆螀羀膀莆蚃袆腿蒈衿螂腿薁蚁肀膈芀袇羆芇莃蚀袂芆蒅袅螈芅薇蚈膇芄莇蒁肃芃葿螆罿芃薁蕿袅节芁螅螁芁莃薇聿莀蒆螃羅荿薈薆袁莈芈螁螇莇蒀薄膆莇薂袀肂莆蚅蚂羈莅莄袈袄羁蒇蚁螀羀蕿袆肈肀艿虿羄聿莁袄袀肈薃蚇袆肇蚅薀膅肆莅螆肁肅蒇薈羇肄薀螄袃肄艿薇蝿膃莂实验名称PID控制系统的Simulink仿真分析所使用的工具软件及环境__tlab
7.1
一、实验目的1.掌握PID控制规律及控制器实现;2.掌握用Simulink建立PID控制器方法;
3.掌握构建系统模型与仿真方法;
4.掌握子系统的创建、封装及应用方法
二、实验设备计算机、__TLAB软件
三、实验原理在模拟控制系统中,控制器中最常用的控制规律是PID控制PID控制器是一种线性控制器,它根据给定值与实际输出值构成控制偏差PID控制规律写成传递函数的形式为式中,为比例系数;为积分系数;为微分系数;为积分时间常数;为微分时间常数;简单来说,PID控制各校正环节的作用如下
(1)比例环节成比例地反映控制系统的偏差__,偏差一旦产生,控制器立即产生控制作用,以减少偏差
(2)积分环节主要用于消除静差,提高系统的无差度积分作用的强弱取决于积分时间常数,越大,积分作用越弱,反之则越强
(3)微分环节反映偏差__的变化趋势(变化速率),并能在偏差__变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正__,从而加快系统的动作速度,减少调节时间
四、实验过程
1、在__TLAB命令窗口中输入“simulink”进入仿真界面
2、构建PID控制器
(1)新建Simulink模型窗口(选择“File/New/Model”)在SimulinkLibraryBrowser中将需要的模块拖动到新建的窗口中,根据PID控制器的传递函数构建出如图1所示模型图1PID控制器模型各模块如下__thOperations模块库中的Gain模块,它是增益拖到模型窗口中后,双击模块,在弹出的对话框中将‘Gain’分别改为‘Kp’、‘Ki’、‘Kd’,表示这三个增益系数Continuous模块库中的Integrator模块,它是积分模块;Derivative模块,它是微分模块__thOperations模块库中的Add模块,它是加法模块,默认是两个输入相加,双击该模块,将‘ListofSigns’框中的两个加号(++)后输入一个加号(+),这样就改为了三个加号,用来表示三个__的叠加PortsSubsystems模块库中的In1模块(输入端口模块)和Out1模块(输出端口模块)
(2)将上述结构图封装成PID控制器
①创建子系统选中上述结构图后再选择模型窗口菜单“Edit/CreatSubsystem”
②封装选中上述子系统模块,再选择模型窗口菜单“Edit/__skSubsystem”
③根据需要,在封装编辑器对话框中进行一些封装设置,包括设置封装文本、对话框、图标等本次试验主要需进行以下几项设置Icon(图标)项“Drawingcom__nds”编辑框中输入“disp‘PID’”,如图2a所示;Parameters参数项创建KpKiKd三个参数,如图2b所示a.图标项设置b.参数项设置图2封装参数设置至此,PID控制器便构建完成,它可以像Simulink自带的那些模块一样,进行拖拉,或用于创建其它系统
3、建立闭环控制系统搭建一单回路系统结构框图,如图3所示图3单回路系统结构图所需模块及设置Sour__s模块库中Step模块;Sinks模块库中的Scope模块;CommonlyUsedBlocks模块库中的Mux模块;Continuous模块库中的Zero-Pole模块Step模块和Zero-Pole模块设置如图4所示图4模块参数设置
4、构建好一个系统模型后,就可以运行,观察仿真结果运行一个仿真的完整过程分成三个步骤设置仿真参数、启动仿真和仿真结果分析选择菜单“Simulation/ConfiurationParameters”,可设置仿真时间与算法等参数,如图5所示其中默认算法是ode45(四/五阶龙格-库塔法),适用于大多数连续或离散系统图5仿真参数设置
5、双击PID模块,在弹出的对话框中可设置PID控制器的参数Kp、Ki和Kd,如图6所示图6PID参数设置设置好参数后,单击“Simulation/Start”运行仿真,双击Scope示波器观察输出结果,并进行仿真结果分析比较以下参数的结果(30分)
(1)Kp=
7.9Ki=
5.0Kd=
3.1
(2)Kp=
7.2Ki=
2.6Kd=
2.9
(3)Kp=
5.2Ki=
1.5Kd=
1.
36、以Kp=
7.9Ki=
5.0Kd=
3.1这组数据为基础,改变其中一个参数,固定其余两个,以此来分别讨论KpKiKd的作用(20分)
7、分析不同调节器下该系统的阶跃响应曲线(20分)
(1)P调节Kp=
7.5
(2)PI调节Kp=
5.5Ki=
2.3
(3)PD调节Kp=
6.5Kd=
2.0
(4)PID调节Kp=
7.5Ki=
2.5Kd=
1.
88、编写PID调节器参数整定程序,完成参数自动整定(20分)五.程序及运行结果六.分析实验结果,总结PID调节的基本特点(10分)莆蚂蚆肈腿薈蚅膀莄蒄螄袀膇莀螃羂莃芆螃膅膆蚄螂袄蒁薀螁羇芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁袈袁肅薇袇羃芀蒃袇肆肃荿袆袅艿莅袅羇膂蚃袄肀莇蕿袃膂膀蒅袂袂莅莁羁羄膈蚀羁肆莄薆羀腿膆蒂罿羈莂蒈薅肁芅莄薅膃蒀蚃薄袃芃蕿薃羅蒈蒄薂肇芁莀蚁膀肄虿蚀衿芀薅虿肂肂薁虿膄莈蒇蚈袃膁莃蚇羆莆蚂蚆肈腿薈蚅膀莄蒄螄袀膇莀螃羂莃芆螃膅膆蚄螂袄蒁薀螁羇芄蒆螀聿葿莂蝿膁节蚁袈袁肅薇袇羃芀蒃袇肆肃荿袆袅艿莅袅羇膂蚃袄肀莇蕿袃膂膀蒅袂袂莅莁羁羄膈蚀羁肆莄薆羀腿膆蒂罿羈莂蒈薅肁芅莄薅膃蒀蚃薄袃芃蕿薃羅蒈蒄薂肇芁莀蚁膀肄虿蚀衿芀薅虿肂肂薁虿膄莈蒇蚈袃膁莃蚇羆莆蚂羄芆莇螆羃莈薂蚂羂肈莅蚈羁芀蚁薄羁莃蒄袂羀肂虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚇薀肇荿蒀衿肆聿芃螅肅膁蒈螁肅莃芁蚇肄肃薇薃肃膅莀袁肂芈薅螇肁莀莈蚃膀肀薃蕿腿膂莆袈腿芄薂袄膈蒇莄螀膇膆蚀蚆螃艿蒃薂螃莁蚈袀螂肁蒁螆袁膃蚆蚂袀芅葿薈衿蒈节羇袈膇薈袃袇艿莀蝿袇莂薆蚅袆肁荿薁袅膄薄袀羄芆莇螆羃莈薂蚂羂肈莅蚈羁芀蚁薄羁莃蒄袂羀肂虿螈罿膅蒂蚄羈芇蚇薀肇荿蒀衿肆聿芃螅肅膁蒈螁肅莃芁蚇肄肃薇薃肃膅莀袁肂芈薅螇肁莀莈蚃膀肀薃蕿腿膂莆袈腿芄薂袄膈蒇莄螀膇膆蚀蚆螃艿蒃薂螃莁蚈袀螂肁蒁螆袁膃蚆蚂袀芅葿薈衿蒈节羇袈膇薈袃袇PAGE6。