过程控制前馈控制器参数整定.doc

过程控制课程设计报告姓名： 马蕊香 班级: 1002103 学号： 100210313 同组人： 刘洋洋 指导教室： 谢玮 前馈控制器参数的工程整定一．实验任务设已知前馈控制器的模型, 讨论控制器参数以及 12s 1 s+1ffffTGsKT ffK和的工程整定方法1T2T二．实验原理1.静态前馈系数整定有三种方法：ffK（1）控制系统在无前馈时，设系统输入（对应控制量为），扰动为作0x0U0m用下系统的输出为；0y改变扰动为，改变输入为（对应控制量为），维持系统的输出不变仍为1m1x1U则可以求的静态放大系数为：0y0101ffUUKmm（2）当系统无前馈时，摄系统在输入，扰动作用下，系统输出为，然后接入0x0m0y前馈回路，调节前馈控制器的静态系数使得系统稳定时输出回复,此时的值ffK0yffK即为所求的前馈控制器的静态系数3）利用系统辨识的方法，分别得到控制通道的传递函数和扰动通道的12( )( )G s G S传递函数则所求的前馈控制器的静态系数为： 2( )ffGs G S 2012( )lim( )( )ff ffsGs G SKG s G S 2.时间常数和的整定方法。

1T2T在已经确定好参数的基础上，调节前馈控制器中和ffK 12s 1 s+1ffffTGsKT 1T的值，直到加入干扰时系统的阶跃响应曲线等于或者接近于无干扰时的阶跃响应曲2T线从而确定和的值1T2T二．实验步骤假设控制系统的框图如图所示：T1.s+1T2.s+1Transfer Fcn358s+1Transfer Fcn2310s+1Transfer Fcn125s+1Transfer FcnsimoutTo WorkspaceStepPID(s)PID ControllerKGain1Constant1.静态前馈系数整定ffK选择方法（2），当系统无前馈时，摄系统在输入，扰动作用下，系统输出0x0m为，然后接入前馈回路，调节前馈控制器的静态系数使得系统稳定时输出回0yffK复,此时的值即为所求的前馈控制器的静态系数0yffK（1） 令，，输入，干扰为，此时控制系统框=0ffK120,0TT05u 00m 图为：11Transfer Fcn358s+1Transfer Fcn2310s+1Transfer Fcn125s+1Transfer FcnsimoutTo WorkspaceScope0Gain0Constant15Constant得系统的响应曲线为051015202530354045500102030405060（2） 加入阶跃扰动后：系统框图为：11Transfer Fcn358s+1Transfer Fcn2310s+1Transfer Fcn125s+1Transfer FcnsimoutTo WorkspaceStepScope-K-Gain5Constantk 取不同的值：-0.1(红色),-1（黄色）,0（蓝色），-2.5（绿色）,-3（黑色）051015202530354045500102030405060可以看出当 k=-2.5 时，系统稳定时输出与无干扰输出是一致的，都为 30，即前馈将干扰对系统的影响基本消除。

所以整定好的静态前馈系数为：=-2.5ffK2.动态前馈控制器时间常数的整定在已经确定好参数的基础上，调节前馈控制器中和ffK 12s 1 s+1ffffTGsKT 1T的值，直到加入干扰时系统的阶跃响应曲线等于或者接近于无干扰时的阶跃响应曲2T线从而确定和的值1T2T加入单位阶跃干扰后，令；=-2.5ffK8s+18s+1Transfer Fcn358s+1Transfer Fcn2310s+1 Transfer Fcn125s+1 Transfer FcnsimoutTo WorkspaceStepScope-K-Gain1Constant分别调节 T1，T2，为下列值：（括号中为响应曲线的颜色蓝色）；（绿色）；（红色）；1220,1TT128,1TT125,8TT（黄色）则系统的响应曲线为：121,8TT（注：图中黑色曲线为无干扰时的响应曲线05101520253035404550-15-10-5051015可以看到当（1）时，动态过程中偏差很大1220,1TT（2）时，动态过程偏差还是很大128,1TT由（1）（2）得应该使得 T1

三．实验结论与体会经过整定可以选择前馈控制系统的参数为：，=-2.5ffK125,8TT本实验只是对于一个例子来进行的，但是这种整定的方法也可以用于其他任何的系统中只需要画出系统的框图，用同样的方法，仿真比较实验曲线即可经过为期一周的课程设计，我学会了使用 MATLAB 来整定前馈控制器的参数，更加了解了前馈控制器各个参数对整个控制系统的影响这个整定过程书上并没有写出，我是通过查资料及自己思考的方法总结使用的，在使用过程中熟悉了 MATLAB 的使用方法，以及如何调节参数呈现不同的响应曲线来达到自己的设计目标收获很大相信经过这次课程设计，自己以后遇上前馈控制器的设计及整定会更加熟练。