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文本内容:
课程设计报告题目某温度控制系统的__TLAB仿真(题目C)过程控制课程设计任务书题目C某温度控制系统的__TLAB仿真
1、系统概况设某温度控制系统方块图如图图中__s、Gvs、Gos、Gms、分别为调节器、执行器、过程对象及温度变送器的传递函数;,且电动温度变送器测量范围(量程)为50~100OC、输出__为4~20__Gfs为干扰通道的传递函数
二、系统参数
2、要求
1、分别建立仿真结构图,进行以下仿真,并求出主要性能指标1控制器为比例控制,其比例度分别为δ=10%、20%、50%、100%、200%时,系统广义对象输出zt的过渡过程;2控制器为比例积分控制,其比例度δ=20%,积分时间分别为TI=1min、3min、5min、10min时,zt的过渡过程;3控制器为比例积分微分控制,其比例度δ=10%,积分时间TI=5min,微分时间TD=
0.2min时,zt的过渡过程
2、对以上仿真结果进行分析比对,得出结论
3、撰写设计报告注调节器比例带δ的说明比例控制规律的输出pt与输入偏差__et之间的关系为式中,Kc叫作控制器的比例系数在过程控制仪表中,一般用比例度δ来表示比例控制作用的强弱比例度δ定义为式中,z__x-zmin为控制器输入__的变化范围,即量程;p__x-pmin为控制器输出__的变化范围这时δ与Kc便互成倒数关系,即但如果调节器的输入、输出不是相同性质的__,则系数K≠1,需要根据量程和输出__范围进行计算例某温度系统中,调节器为电动比例调节器,配用的电动变送器测量范围为40~150OC,输出为4~20__,若选用比例度δ=10%,问该比例调节器的比例系数Kc为多少?解仿真过程一,控制器为比例控制P对于比例控制器其传递关系为控制器的传递函数为纯比例控制仿真结构图如下
(1)当比例度为δ=10%即仿真图中Kc为
3.2,给定值和阶跃扰动分别设置为80,10则有仿真得系统广义对象输出zt的过渡过程如图其主要性能指标如下上升时间tr=
2.4min;峰值时间tp=
3.2min;最大超调量;过渡时间ts=10min;震荡次数N=3;稳态误差=10OC
(2)比例度为δ=20%,将仿真图中Kc参数改为
1.6即可,仿真得系统广义对象输出zt的过渡过程如下图主要性能指标如下上升时间tr=3min;峰值时间tp=4min;最大超调量;过渡时间ts=10min;震荡次数N=2;稳态误差=5OC
(3)比例度为δ=50%,将图1中K参数改为
0.64即可,仿真得系统广义对象输出zt的过渡过程如下图主要性能指标如下上升时间tr=
4.2min;峰值时间tp=5min;最大超调量;过渡时间ts=10min;震荡次数N=1;稳态误差=-5OC
(4)比例度为δ=100%,将图1中K参数改为
0.32即可,仿真得系统广义对象输出zt的过渡过程如下图由图可知比例度度为δ=100%时,最大值小于80,达不到系统要求的稳定范围
(5)比例度为δ=200%,将图1中K参数改为
0.16即可,仿真得系统广义对象输出zt的过渡过程如下图由图可知比例度度为δ=200%时,最大值同样小于80,达不到系统要求的稳定范围二,控制器为比例积分控制PI其传递关系为控制器的传递函数为建立比例积分仿真结构图如下
(1)比例度δ=20%,积分时间为TI=1min由比例环节可知,比例系数为
1.6,仿真得系统广义对象输出zt的过渡过程如下图由于系统为发散型,所以不稳定,各项指标没有意义
(2)比例度δ=20%,积分时间为TI=3min把仿真图中PI控制器改为,仿真得系统广义对象输出zt的过渡过程如下图主要性能指标如下上升时间tr=
2.7min;峰值时间tp=
4.2min;最大超调量;过渡时间ts=10min;震荡次数N=2;稳态误差=20OC
(3)比例度δ=20%,积分时间为TI=5min把仿真图中PI控制器改为,仿真得系统广义对象输出zt的过渡过程如下图主要性能指标如下上升时间tr=
2.7min;峰值时间tp=
4.2min;最大超调量;过渡时间ts=10min;震荡次数N=2;稳态误差=10OC
(4)比例度δ=20%,积分时间为TI=10min把仿真图中PI控制器改为,仿真得系统广义对象输出zt的过渡过程如下图主要性能指标如下上升时间tr=
2.7min;峰值时间tp=
4.2min;最大超调量;过渡时间ts=10min;震荡次数N=2;稳态误差=2OC三,控制器为比例积分微分控制PID其传递关系为控制器地传递函数为已知要求为比例度δ=10%,积分时间TI=5min,微分时间TD=
0.2min,所以建立仿真结构图如图仿真得系统广义对象输出zt的过渡过程如下图主要性能指标如下上升时间tr=
2.4min;峰值时间tp=
3.4min;最大超调量;过渡时间ts=10min;震荡次数N=2;稳态误差=0OC分析结论
(1)比例控制由比例控制过程的仿真可知,当δ从10%,20%,50%,100%,200%变化过程中,Kc逐渐减小随着Kc的逐渐减小,系统的响应速度,超调量都减小,但是当Kc少于
0.32以后,系统响应变慢,且系统达不到调节要求由此可知,比例系数Kc越大,系统响应越快,但是过大时会导致系统不稳定但是如果Kc过小,也不能达到调节要求,系统响应慢,静态特性差
(2)比例积分控制从仿真的结果来看,随着积分时间的增加,积分的控制作用在减小,系统的稳定性在加强积分控制主要是消除静差,积分作用的强弱同时取决于积分时间的长短采用比例积分调节控制,可以实现误差调节
(3)比例积分微分控制由仿真过程可以看出,运用PID调节,不仅可以消除误差,由于微分环节的加入,还能够提高系统的稳定性,是一种比较理想的调节方式收获与体会通过本次课程设计,使我对比例控制,比例积分控制,以及比例积分微分控制(PID)三种系统控制手段有了一个更深的认识,从单它们一的控制作用,再到三者对比,使我基本理解了它们的控制规律,也认识到了它们各自的控制优势与不足同时我也熟悉了__TLAB运行环境,掌握了Simulink的仿真过程这次课程设计也使我学到了很多书本之外的东西在课设的过程中,通过查找资料及同学之间的探讨,使自己将理论知识上升到实践的高度最后,感谢老师在我们学习过程中无私的指导附录____
[1]邵裕森、戴先中过程控制工程.机械工业,2000
(5).
[2]鄢景华自动控制原理.哈尔滨工业大学,2012
(10).
[3]张普格、陈丽兰控制系统CAD—基于__TLAB语言.机械工业,2010
(8).。