基于Matlab的純滯后控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

實(shí)驗(yàn)三 基于Matlab的純滯后控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?) 學(xué)習(xí)使用simulink進(jìn)行Smith預(yù)估補(bǔ)償控制的設(shè)計(jì)方法。2) 學(xué)習(xí)使用simulink實(shí)現(xiàn)Dahlin算法的設(shè)計(jì)方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1. Smith預(yù)估補(bǔ)償控制的設(shè)計(jì)已知被控對(duì)象傳遞函數(shù)： (1)應(yīng)用Smith預(yù)估補(bǔ)償算法設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，并采用PID控制。原理圖參見課本P127圖4-21和P128圖4-22。表1衰減曲線法整定控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式控制規(guī)律增益積分時(shí)間(min)微分時(shí)間(min)PPI0.830.5PID1.250.30.12. Dahlin算法的設(shè)計(jì)已知被控對(duì)象傳遞函數(shù)： (2)采樣周期為2s，選擇期望閉環(huán)傳遞函數(shù)中的時(shí)間常數(shù)分別為T=5s，10s，20s，設(shè)計(jì)Dahlin控制器。原理圖參見課本P129 4.3.2小節(jié)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1) 按式(1)建立系統(tǒng)的Simulink模型，應(yīng)用Smith預(yù)估補(bǔ)償算法設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，消除滯后時(shí)間的影響，并整定好PID參數(shù)。與同一PID控制器對(duì)無滯后的被控對(duì)象控制結(jié)果相比較，記錄實(shí)驗(yàn)曲線。據(jù)Smith預(yù)估補(bǔ)償算法建立滯后系統(tǒng)的Simulink模型原理圖：圖1 系統(tǒng)的Simulink模型仿真圖圖2 控制系統(tǒng)整定好PID參數(shù)的曲線圖b）與同一PID控制器對(duì)無滯后的被控對(duì)象控制結(jié)果相比較圖3 同一PID控制器對(duì)無滯后的被控對(duì)象控制Simulink仿真圖圖4 同一PID控制器對(duì)無滯后系統(tǒng)的仿真曲線圖2）與同一被控對(duì)象不帶Smith預(yù)估補(bǔ)償器的PID控制系統(tǒng)相比較，觀察仿真結(jié)果，記錄實(shí)驗(yàn)曲線。不帶Smith預(yù)估補(bǔ)償器的PID控制系統(tǒng)Simulink仿真圖如下仿真圖如下：圖5 不帶Smith預(yù)估補(bǔ)償器的PID控制系統(tǒng)曲線圖當(dāng)加入離散控制器和零階保持器時(shí)，觀察和比較實(shí)驗(yàn)圖。圖6 有離散控制器和零階保持器的Simulink仿真圖圖7 離散控制器和零階保持器的仿真曲線圖3）按式(2)建立系統(tǒng)的Simulink模型，設(shè)計(jì)Dahlin控制器。改變期望閉環(huán)傳遞函數(shù)中的時(shí)間常數(shù)，觀察不同的仿真結(jié)果，記錄實(shí)驗(yàn)曲線。答：按式(2)建立系統(tǒng)的數(shù)字控制器函數(shù)，當(dāng)T=5s，根據(jù)計(jì)算公式可得此控制器如下：D(z)=當(dāng)T=10s，同理可得：D(z)= 當(dāng)T=20s，同理可得：D(z)=根據(jù)控制系統(tǒng)原理框圖可得Simulink模型圖圖8 Dahlin控制系統(tǒng)的Simulink原理圖根據(jù)圖8，