串级控制系统整定实验报告
6页1、 串级控制系统仿真一、实验目的(1)掌握动态模型的创建方法.。(2)掌握串级控制系统整定方法。(3)了解控制系统的特点。(4)了解串联控制系统的特点。二、串级控制系统原理.串级控制系统:就是由两个调节器串联在一起,控制一个执 行阀,实现定值控制的控制系统。. 串级控制系统的通用方框图:.串级控制系统特点:(1)改善了被控过程的动态特性。 (2)提高了系统的工作频率。 (3)具有较强的抗扰动能力。 (4)具有一定的自适应能力。.两步整定法 (1)工况稳定时,闭合主回路,主、副调节器都在纯比例作用的条件下,主调节器的比例度置于100%,用单回路控制系统的衰减曲线法整定,求取副调节器的比例度和操作周期。 (2)将副调节器的比例度置于所求得的数值上,把副回路作为主回路中的一个环节,用同样方法整定主回路,求取主调节器的比例度和操作周期。三、实验步骤(1)启动计算机,运行MATLAB应用程序。(2)在MATLAB命令窗口输入Smulink,启动Simulink。(3)在Simulink库浏览窗口中,单击工具栏中的新建窗口快捷按钮或在Simulink库窗口中选择菜单命令File New Modeel
2、,打开一个标题为“Untitled”的空白模型编辑窗口。(4)设被控对象的传递函数为:,要求被调量始终维持在设定值。设计一个串级控制系统,并且要求控制系统的衰减率为75%,静态误差为零。用MATLAB创建仿真模型。(5)按两步整定法整定调节器参数。(6)按步骤(5)的结果设置调节器参数,启动仿真,通过示波器模块观测并记录系统输出的变化曲线。(7)施加内扰,观测系统运行情况。. 衰减曲线法整定参数计算表:控制规律调节器参数P2PI1.20.5PID0.80.30.1四、系统曲线及其整定参数1、内回路系统的整定 利用MATLAB软件进行整定,置内回路调节器积分时间为零,微分时间为零,比例带为较大值,并将系统投入运行。改变调节器的数值,直到系统出现4:1的衰减震荡过程。此时调节器的参数为=10,=0,=0实验原理图:整定的系统曲线如下:2、外回路系统的整定 利用MATLAB软件进行整定,内回路调节器不变,置外回路调节器积分时间为零,微分时间为零,比例带为较大值,并将系统投入运行。改变调节器的数值,直到系统出现4:1的衰减震荡过程。如图:此时的比例带0.8 =1.8,= 153 ,=2.25则计算出的PID参数为: =1.8 ,=0.039 ,= 27.54 。对上述计算参数进行调整,直到曲线更好的出现4:1的衰减震荡过程。实验原理图:整定曲线如下:六、实验结果分析(1) 串级控制系统由于副回路的存在,提高了系统的工作频率,减小了振荡周期,在衰减系数相同的情况下,缩短了调节时间,提高了系统的快速性。(2)将计算的参数设置为PID参数,得到的曲线整体形状已经达到了预期要求,但超调量和衰减率还没有达到要求,故需要进一步细调。(3)对上述系统经行细调,首先调节积分环节和比例环节,使系统的衰减率近似达到75%,同时也使系统超调量减小了,然后稍微增加系统的稳定性。PID系统具有更好的稳定特性,系统对外界干扰响应时间短,系统干扰能力越强。
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