單回路控制系統(tǒng)的整定實驗

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。實驗單回路控制系統(tǒng)參數(shù)整定一、 實驗?zāi)康?、 了解被控對象的特性對控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響。2、 掌握不同調(diào)節(jié)規(guī)律的調(diào)節(jié)器 ( P、 PI、 PID) 對控制系統(tǒng)控制品質(zhì)的影響。3、 熟悉 MATLAB軟件中 Simulink 工具箱的使用方法及在控制系統(tǒng)設(shè)計仿真中的應(yīng)用。4、 掌握單回路控制系統(tǒng)中不同調(diào)節(jié)規(guī)律的調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定方法。二、 Simulink 工具箱簡介1、 Simulink 工具箱的啟動與主要模塊介紹啟動 MATLAB軟件 , 在主程序窗口中點(diǎn)擊”Simulink 按鈕” , 能夠打開Simulink 工具箱的主窗口,

2、 如下圖所示 :Simulink圖 1 1MATLAB主程序窗口資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。新建按功能模塊組圖 1 2 Simulink 工具箱主窗口功能模在 Simulink 工具箱的主窗口中點(diǎn)擊”新建按鈕”, 能夠打開一個未命名的 Simulink 控制系統(tǒng)仿真界面 , 在界面中能夠如圖1 3 所示 :圖 1 3 未命名的 Simulink 控制系統(tǒng)仿真界面在上圖所示的界面中能夠根據(jù)需要, 使用 Simulink 工具箱中的各功能模塊組成控制系統(tǒng)方框圖, 對控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究。本次實驗中用到的主要功能模塊如下:增益模塊 ( Gain)在圖 1 2 所示的

3、 Simulink 工具箱主窗口的功能模塊組列表中點(diǎn)擊MathOperations 功能模塊組 , 會在窗口右邊出現(xiàn)對應(yīng)的各功能模塊, 用鼠標(biāo)選擇其中的增益資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。模塊 ( Gain) 并按住左鍵將其拖到圖 1 3 所示的 Simulink 控制系統(tǒng)仿真界面中 , 即能夠得到一個增益模塊 ( Gain) 。單擊增益模塊 ( Gain) 下方的模塊名稱” Gain”, 能夠?qū)ζ涿Q進(jìn)行修改 , 雙擊增益模塊 ( Gain) , 能夠打開增益模塊 ( Gain) 的參數(shù)設(shè)置對話框如下圖所示 :增益值圖 1 4 增益模塊 ( Gain) 參數(shù)設(shè)置

4、對話框增益模塊 ( Gain) 的功能為將輸入值與增益值相乘 , 并將乘積輸出 , 在對話框中能夠?qū)υ鲆嬷礕ain 進(jìn)行修改。加 ( 減 ) 法模塊 ( Sum)在圖 1 2 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模塊組列表中點(diǎn)擊MathOperations 功能模塊組 , 會在窗口右邊出現(xiàn)對應(yīng)的各功能模塊 , 用鼠標(biāo)選擇其中的加 ( 減 ) 法模塊 ( Sum) 并按住左鍵將其拖到圖 13 所示的 Simulink 控制系統(tǒng)仿真界面中 , 即能夠得到一個加 ( 減) 法模塊 ( Sum) 。雙擊加 ( 減 ) 法模塊( Sum) , 能夠打開加 ( 減) 法模塊 ( Sum) 的參數(shù)設(shè)

5、置對話框如下圖所示:資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。模塊形運(yùn)算符圖 1 5 加( 減 ) 法模塊 ( Sum) 參數(shù)設(shè)置對話框加 ( 減) 法模塊 ( Sum) 的功能為對兩個輸入數(shù)值進(jìn)行加 ( 減) 法運(yùn)算 ,并將計算結(jié)果輸出。此模塊在初始狀態(tài)下對兩個輸入值進(jìn)行加法運(yùn)算, 在參數(shù)設(shè)置對話框中把第二個”+”改為” ”, 能夠把模塊切換到減法運(yùn)算。在運(yùn)算符號框中增加新的”+”或” , 能夠使加 ( 減 ) 法模塊 ( Sum) 對多個輸入值進(jìn)行運(yùn)算。經(jīng)過參數(shù)設(shè)置對話框中的模塊形狀下拉菜單, 能夠?qū)⒓?( 減) 法模塊( Sum) 的形狀由默認(rèn)的圓形改為矩形。積分運(yùn)算

6、模塊 ( Integrator)在圖 12 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模塊組列表中點(diǎn)擊Continuous功能模塊組 ,會在窗口右邊出現(xiàn)對應(yīng)的各功能模塊, 用鼠標(biāo)選擇其中的積分運(yùn)算模塊 ( Integrator)并按住左鍵將其拖到圖1 3 所示的Simulink控制系統(tǒng)仿真界面中,即能夠得到一個積分運(yùn)算模塊( Integrator) ,其功能為對輸入值進(jìn)行積分運(yùn)算, 并將計算結(jié)果輸出。微分運(yùn)算模塊( Derivative)資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。在圖 12 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模塊組列表中點(diǎn)擊Continuous

7、功能模塊組 , 會在窗口右邊出現(xiàn)對應(yīng)的各功能模塊, 用鼠標(biāo)選擇其中的微分運(yùn)算模塊 ( Derivative) 并按住左鍵將其拖到圖13 所示的 Simulink 控制系統(tǒng)仿真界面中 , 即能夠得到一個微分運(yùn)算模塊( Derivative) , 其功能為對輸入值進(jìn)行微分運(yùn)算 , 并將計算結(jié)果輸出。一階慣性環(huán)節(jié)仿真模塊( Transfer Fcn)在圖 12 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模塊組列表中點(diǎn)擊Continuous 功能模塊組 , 會在窗口右邊出現(xiàn)對應(yīng)的各功能模塊 , 用鼠標(biāo)選擇其中的一階慣性環(huán)節(jié)仿真模塊 ( Transfer Fcn) 并按住左鍵將其拖到圖 13 所示的

8、Simulink 控制系統(tǒng)仿真界面中 , 即能夠得到一個一階慣性環(huán)節(jié)仿真模塊 ( Transfer Fcn) 。雙擊一階慣性環(huán)節(jié)仿真模塊 ( Transfer Fcn) , 能夠打開其參數(shù)設(shè)置對話框如下圖所示 :放大系數(shù)分母多項圖 1 6一階慣性環(huán)節(jié)仿真模塊( Transfer Fcn) 參資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。數(shù)設(shè)置對話框在參數(shù)設(shè)置對話框中, 放大系數(shù)矩陣中的數(shù)值代表模塊傳遞函數(shù)分子項的放大系數(shù) ; 分母多項式系數(shù)矩陣中第一個元素代表模塊傳遞函數(shù)分母中 s 項的系數(shù) , 第二個元素代表分母中的常數(shù)項 , 如將放大系數(shù)矩陣改為 0.5, 將分母多項式系數(shù)

9、矩陣改為 20 3, 則修改后的一階慣性環(huán)節(jié)仿真模塊 ( Transfer Fcn) 如下 :階躍信號輸出模塊( Step)在圖 1 2 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模塊組列表中點(diǎn)擊Sources功能模塊組 , 會在窗口右邊出現(xiàn)對應(yīng)的各功能模塊, 用鼠標(biāo)選擇其中的階躍信號輸出模塊 ( Step) 并按住左鍵將其拖到圖 13 所示的 Simulink 控制系統(tǒng)仿真界面中 , 即可得到階躍信號輸出模塊 (Step)。雙擊階躍信號輸出模塊 ( Step) , 能夠打開其參數(shù)設(shè)置對話框如下圖所示 :階躍信階躍信階躍信圖 1 7階躍信號輸出模塊( Step) 參數(shù)設(shè)置對話資料內(nèi)容僅供您學(xué)

10、習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。框在參數(shù)設(shè)置對話框中, 能夠經(jīng)過修改相應(yīng)的數(shù)值, 改變階躍信號產(chǎn)生的時間、信號的初始值和最終值。響應(yīng)曲線顯示模塊( Scope)在圖 1 2 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模塊組列表中點(diǎn)擊Sinks 功能模塊組 ,會在窗口右邊出現(xiàn)對應(yīng)的各功能模塊 , 用鼠標(biāo)選擇其中的響應(yīng)曲線顯示模塊 ( Scope) 并按住左鍵將其拖到圖 1 3 所示的 Simulink 控制系統(tǒng)仿真界面中 , 即可得到一個響應(yīng)曲線顯示模塊 ( Scope) 。雙擊響應(yīng)曲線顯示模塊放大鏡( Scope) , 能夠打開其響應(yīng)曲線顯示器如下圖所示:圖 18響應(yīng)曲線顯示器在