串级控制系统.docx

1、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)/minD（Td）/minPKPPI0.83 KP0.5 TsPID1.25 KP0.3 Ts0.1 TsP=0.832.25304=1.87002Ti=0.5Ts=0.5（154.2-60.24）=0.593.96=46.98 所以

2、，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

3、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)/minD（Td）/minPKPPI0.83 KP0.5 TsPID1.25 KP0.3 Ts0.1 Ts根据表格中公式可得：采用PI控制时：P=0.833.4687=2.879021 Ti=0.5Ts=0.5（96.29-38.89）=0.557.4=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

4、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

5、参数P(KP)I(Ti)/minD（Td）/minPKPPI0.83 KP0.5 TsPID1.25 KP0.3 Ts0.1 Ts根据表格中公式可得，当采用PI控制时：P=0.831.16251=0.96488Ti=0.5Ts=0.5（67.06-28.43）=0.538.63=19.315所以，PI整定曲线图如下图所示 图16 PI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)/minD（Td）/minPKPPI0.83 KP0.5 TsPID1.25 KP0.3 Ts0.1 Ts根据表格中公式可得当采用PI控制时：P=1.21.13135=1.135762Ti=0.5Ts=0.5（101.8-46.45）=0.555.35=27.675PI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