串级控制系统.docx
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串级控制系统
串级控制系统
过程控制
实验报告
实验名称：
串级控制
班级：
姓名：
学号：
图3单回路阶跃响应曲线
上图中KP=2.25304；系统第一个峰值坐标为（50.64,1.031），第二个峰值的坐标为（129.3,0.7702），稳态值为0.6908。
根据4：
1衰减曲线法整定控制器参数经验公式可得：
采用PI控制时
控制规律
控制器参数
P（KP）
I（Ti）/min
D（Td）/min
P
KP
—
—
PI
0.83KP
0.5Ts
—
PID
1.25KP
0.3Ts
0.1Ts
P=0.83
2.25304=1.87002
Ti=0.5
Ts=0.5
（154.2-60.24）=0.5
93.96=46.98
所以，当KP=1.87002；积分时间常数Ti=46.98；微分时间常数Td=0；此时可以得到如下图4的效果。
图4单回路PI整定后系统的阶跃相应曲线
在同上PI的情况下，单回路控制系统的一次扰动Simulink仿真图：
单回路控制系统一次扰动响应曲线如下图5所示：
图5单回路控制系统一次扰动响应曲线
在此PI系统下，单回路控制系统的二次扰动结构下图6所示
图6单回路控制系统二次扰动响应曲线
（2）串级控制系统Simulimk仿真图：
图7串级控制系统仿真
串级控制系统纯比例整定后得到如下图8所示：
图8串级控制系统P整定后的阶跃响应曲线
上图中KP=3.4687；由图b的仿真图以及相应理论公式可得；根据4：
1衰减曲线法整定控制器参数经验公式
控制规律
控制器参数
P（KP）
I（Ti）/min
D（Td）/min
P
KP
—
—
PI
0.83KP
0.5Ts
—
PID
1.25KP
0.3Ts
0.1Ts
根据表格中公式可得：
采用PI控制时：
P=0.83
3.4687=2.879021
Ti=0.5
Ts=0.5
（96.29-38.89）=0.5
57.4=28.7
所以，当KP=2.879021；积分时间常数Ti=28.7；微分时间常数Td=0；此时可以得到如下图9的效果。
图9串级控制系统PI整定后的阶跃响应曲线
串级控制系统的一次扰动Simulink仿真图如下图10：
图10串级控制系统一次扰动Simulink仿真图
在上述串级控制系统的PI参数下，得到下图11所示的响应曲线图：
图11串级控制系统的一次扰动阶跃响应曲线
串级控制系统二次扰动Simulink仿真图如下图12所示：
图12串级控制系统的二次扰动Simulink仿真图
如下图13所示，在上述PI参数下的串级控制系统的响应曲线图：
图13串级控制系统二次扰动阶跃响应曲线
（4）串级系统延迟环节副回路Simulink仿真图
图14串级控制系统延迟环节副回路仿真图
将延迟环节副回路只进行P的整定，有如下图效果的曲线图：
图15延迟环节副回路p整定4:
1的曲线响应曲线
其中Kp=1.16251；分析数据可根据4：
1衰减曲线法整定控制器参数经验公式
控制规律
控制器参数
P（KP）
I（Ti）/min
D（Td）/min
P
KP
—
—
PI
0.83KP
0.5Ts
—
PID
1.25KP
0.3Ts
0.1Ts
根据表格中公式可得，当采用PI控制时：
P=0.83
1.16251=0.96488
Ti=0.5
Ts=0.5
（67.06-28.43）=0.5
38.63=19.315
所以，PI整定曲线图如下图所示
图16PI整定响应曲线
延迟环节主副回路串联Simulink仿真图如下
图17
延迟环节主回路P整定图
其中Kp=1.13135，根据4：
1衰减曲线法整定控制器参数经验公式
控制规律
控制器参数
P（KP）
I（Ti）/min
D（Td）/min
P
KP
—
—
PI
0.83KP
0.5Ts
—
PID
1.25KP
0.3Ts
0.1Ts
根据表格中公式可得当采用PI控制时：
P=1.2
1.13135=1.135762
Ti=0.5
Ts=0.5
（101.8-46.45）=0.5
55.35=27.675
PI整定曲线图
图18串级系统下延迟环节主副回路串联系统响应曲线
串级系统下延迟环节在副回路系统一次扰动响应曲线
串级系统下延迟环节在副回路系统二次扰动响应曲线
图19串级系统下延迟环节在副回路系统二次扰动响应曲线
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