控制系统仿真实验报告.docx

1、控制系统仿真实验报告哈尔滨理工大学实验报告控制系统仿真专业： 自动化121 学号： 12330101 姓名: 一。分析系统性能课程名称控制系统仿真实验名称分析系统性能时间8、29地点3姓名蔡庆刚学号123010101班级自动化1211实验目得及内容:1、 熟悉MATAB软件得操作过程；2、 熟悉闭环系统稳定性得判断方法；3、熟悉闭环系统阶跃响应性能指标得求取.2实验用设备仪器及材料:C， Matlab 软件平台三、实验步骤、 编写AL程序代码；2、 在AAT中输入程序代码,运行程序；3、分析结果.四.实验结果分析：1、程序截图得到阶跃响应曲线得到响应指标截图如下2、求取零极点程序截图得到零极点

2、分布图3、分析系统稳定性根据稳定得充分必要条件判别线性系统得稳定性最简单得方法就是求出系统所有极点，并观察就是否含有实部大于得极点,如果有系统不稳定。有零极点分布图可知系统稳定。二.单容过程得阶跃响应一、实验目得、 熟悉ALAB软件得操作过程、 了解自衡单容过程得阶跃响应过程3、 得出自衡单容过程得单位阶跃响应曲线二、实验内容 已知两个单容过程得模型分别为与，试在Smulink中建立模型，并求单位阶跃响应曲线。三、实验步骤1、在Smli中建立模型,得出实验原理图。2、运行模型后,双击cope,得到得单位阶跃响应曲线。四、实验结果.建立系统Simulink仿真模型图,其仿真模型为2过程阶跃响应曲

3、线为三.单容过程得阶跃响应一、实验目得 1、了解比例积分调节得作用； 2、 了解积分调节强弱对系统性能得影响。二、实验内容已知控制系统如下图所示，其中，（s）为单位反馈，且在第二个与第三个环节（即与)之间有累加得扰动输入（在秒时幅值为0、得阶跃扰动）.对系统采用比例积分控制,比例系数为，积分时间常数分别取,试利用mlin求各参数下系统得单位阶跃响应曲线与扰动响应曲线。三、实验步骤、在Simuln中建立仿真模型，其模型为、 运行模型后，双击cope,得到得单位阶跃响应曲线为3、置阶跃输入为0，在5秒时，加入幅值为0、2得阶跃扰动,得到扰动响应曲线为四。P控制器参数整定一、实验目得1、 通过实验进

4、一步熟悉过程控制系统得结构组成；、 掌握简单控制系统得投运与参数整定得方法;3、定性地分析P、P、PD控制规律对系统性能得影响。二、实验内容已知控制系统如下图所示,其中,试采用临界比例度法计算系统、PI、PI控制器得参数,并绘制整定后系统得单位阶跃响应曲线。三、实验步骤1、 在Smulik中建立仿真模型2、 在Simik中把反馈连线、微分器得输出连线、积分器得输出连线都断开，Kp得值从大到小进行试验,直到输出等幅振荡曲线为止,记下此时得Kp与Tk。通过试验得到Kp为时输出等幅震荡曲线3、根据临界振荡经验公式计算控制时得比例放大系数p，并将模型中Kp置为该值，仿真运行.运行完毕后双击Scop,得

5、到控制时系统得单位阶跃响应曲线。、 根据临界振荡经验公式计算PI控制时得比例放大系数p与积分时间常数Ti，并将模型中比例与积分器参数置为计算所得值，将积分器得输出连线连上,仿真运行,运行完毕后双击Scoe，得到P控制时系统得单位阶跃响应曲线。表41临界比例度法整定经验公式5、 根据临界振荡经验公式计算PD控制时得比例放大系数Kp,积分时间常数T,微分时间常数Td,并将模型中比例系数，积分器及微分器参数置为相应计算所得值,将微分器得输出连线连上，仿真运行,运行完毕后双击Scop,得到PID控制时系统得单位阶跃响应曲线。四、实验结果1。参数整定结果为表-2 各控制规律下参数整定结果KpTdP5PI

6、、642、5PID17、51、450、6532、系统阶跃响应曲线为五串级控制系统一、实验目得 1、通过实验进一步熟悉串级控制系统得结构组成; 2、了解串级控制系统得作用效果。二、实验内容串级与单回路控制对比仿真，分别获取系统得阶跃响应输出，一次扰动作用下得系统输出响应,二次扰动作用下得系统输出响应.系统输入及一次扰动与二次扰动均取阶跃信号.对比仿真结果分析系统串级控制得作用效果.三、实验步骤1、 在Sulin中建立单回路控制时系统得模型:为一次扰动,2为二次扰动，为主对象,为副对象,r为系统输入,1、2、r均为单位阶跃函数，在示波器上观测输出.（1） PI参数设置中,取输入比例系数为3、,积分

7、系数为38,微分系数为0时运行系统,得到系统阶跃响应输出.在Simlink中建立仿真模型，如下运行结果，得到得图形如下（2） 采用同样得PD参数时，使二次扰动q作用，运行系统,得到二次扰动作用下得系统输出响应。（3） 采用同样得PID参数时，使一次扰动q1作用，运行系统，得到一次扰动作用下得系统输出响应。2、在imulin中建立串级控制时系统得模型：PI C为主控制器,采用I控制；PC2为副控制器,采用P控制;其余同单回路控制系统。在Simui中建立仿真模型,如下（1） 主控制器PID 1输入参数取比例系数为、4，积分系数为2、8,微分系数为0；副控制器I C2取比例系数10,积分系数0，微分

8、系数0,运行系统，得到系统阶跃响应输出。（2） 采用同样得PID参数时，在二次扰动2作用下，运行系统,得到系统得输出响应。（3） 采用同样得PID参数时，在二次扰动q1作用下，运行系统,得到系统得输出响应.四、实验结果表5单回路控制与串级控制对比控制品质指标单回路控制串级控制衰减比3： 4:4:14：1 4：14：1调节时间(s）20 280 2807 80 7余差00二次扰动最大偏差0、70、6一次扰动最大偏差、60、六。串级控制得参数整定一、实验目得 1、 通过实验进一步熟悉串级控制系统得结构组成; 、 掌握串级控制系统参数整定得方法；二、实验内容已知某隧道窑系统,烧成带温度为主变量、燃烧

9、室温度为副变量构成得串级控制系统中，主副对象得传递函数分别为:,试整定D控制器得参数，并绘制整定后系统得单位阶跃响应曲线。三、实验步骤1.在Simuin中建立仿真模型。其仿真模型运行程序得到2、 使用任意一种串级控制系统参数整定方法整定主副控制器参数。选取PI整定仿真模型.绘制系统单位阶跃响应曲线.四、实验结果。主副调节器参数整定结果。表61主副调节器整定参数iTdP主副10PI主910副8ID主副七控制系统数学模型一、实验目得、 掌握传递函数模型与状态空间模型得转换;2、 掌握模型连接得TB实现方法；二、实验内容已知某单位负反馈系统开环传递函数为，试利用Smlink建立系统在单位阶跃输入作用

10、下得模型，利用ALAB建立传递函数模型并得出状态空间模型,获取系统得单位阶跃响应曲线.三、实验步骤1.在Simulik中建立仿真模型。其运行结果 2、 用nuc，denclop（nm，den,-1）命令获取传递函数模型结果如下用A，C,=tfs(nu,den）命令将传递函数模型转换为状态空间。其仿真模型运行结果八.系统可控性可观性分析一、实验目得 、 熟悉系统可控性、可观性得分析; 2、 掌握MALB在可控可观标准型中得应用;二、实验内容给定系统得状态方程:利用MATAB进行以下分析:(1）建立控制系统得数学模型;（2）分析系统得可控性、可观性;()绘制系统得阶跃响应曲线.三、实验步骤1打开MALB工作窗口用ss（）命令建立系统得状态空间模型 运行结果2、 检验系统得可控性、可观性运行结果绘制系统单位阶跃响应曲线。运行结果4.判断系统得稳定性。程序运行结果结论:系统就是稳定得。