控制系統(tǒng)仿真實驗二報告

1、實驗二 面向結(jié)構(gòu)圖的仿真四 思考題（1）在未考慮調(diào)節(jié)閥飽和特性時，討論一下兩個水箱液位的變化情況，工業(yè)上是否允許？討論閥位的變化情況，工業(yè)上是否能實現(xiàn)？答：在一開始閥位大開，H1，H2液位上升迅速，很快就達(dá)到預(yù)期值。但顯然不能在工業(yè)上實現(xiàn)。閥位有其本身的最大最小的限制，在仿真中出現(xiàn)的超過100%的情況在現(xiàn)實生活中不可能出現(xiàn)，因此這一部分對應(yīng)的控制效果也是無效的。（2）與實驗三相比，考慮調(diào)節(jié)閥飽和特性前后，響應(yīng)有何不同？答：H1 H2的液位在考慮飽和特性之后，響應(yīng)曲線比不考慮的時候略微平緩一些。第一部分 線性系統(tǒng)仿真一 實驗?zāi)康? 掌握理解控制系統(tǒng)閉環(huán)仿真技術(shù)。2 掌握理解面向結(jié)構(gòu)圖的離散相似法

2、的原理和程序結(jié)構(gòu)。3 掌握 MATLAB 中C2D 函數(shù)的用法，掌握雙線性變換的原理。二 實驗內(nèi)容根據(jù)上面的各式，編寫仿真程序，實現(xiàn)無擾動時給定值階躍仿真實驗1. 取K P = 1.78 ，T i = 85 s T = 10s，H2 S =H2set_ percent = 80, Q d = 0，tend = 700，進(jìn)行仿真實驗，繪制響應(yīng)曲線。clcclear all A=2;ku=0.1/0.5;H10=1.5;H20=1.4;alpha12 = 0.25/sqrt(H10);alpha2 = 0.25/sqrt(H20);R12=2*sqrt(H10)/alpha12;R2=2*sqrt

3、(H20)/alpha2;H1SpanLo=0;H2SpanLo=0;H1SpanHi=2.52;H2SpanHi=2.52;Kp=1.78;Ti=85; R12*AR12 ad = 1/(A*R12);a1 = 1/(A*R12);a2 = 1/(A*R2);Kc=Kp/Ti;bc=Ti;Kd = 1/A;K1 = ku/A;K2 = 1/(A*R12); uc(1)=0;ud(1)=0;u1(1)=0;u2(1)=0;xc(1)=0;xd(1)=0;x1(1)=0;x2(1)=0;yd(1)=0;yc(1)=0;y1(1)=0;y2(1)=0; nCounter = 70;T=10;k=1

4、;deltaQd=0; H20_percent=(H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100;H2=80;tend = nCounter*T;for t=T:T:tend k=k+1; uc(k)= (H2 - (y2(k-1)+H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100)/100; ud(k)=deltaQd; u1(k)=yc(k-1); u2(k)=y1(k-1); xc(k) = xc(k-1) + Kc*T*uc(k-1); yc(k)=xc(k)+bc*Kc*uc(k); xd(k) = exp(-ad*T)*xd(k

5、-1) + Kd/ad*(1-exp(-ad*T)*ud(k);yd(k)=xd(k); x1(k) = exp(-a1*T)*x1(k-1) + K1/a1*(1-exp(-a1*T)*u1(k);y1(k)=x1(k); x2(k) = exp(-a2*T)*x2(k-1) + K2/a2*(1-exp(-a2*T)*u2(k);y2(k)=x2(k); endHlevel(:,1)=(y1+H10-H1SpanLo)/(H1SpanHi-H1SpanLo)*100;Hlevel(:,2)=(y2+H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100;yc=(yc+0

6、.5)*100;y2sp=H2*ones(size(y1);yv=yc; textPositionH1=max(Hlevel(:,1); textPositionH2=max(Hlevel(:,2); H2Steady=Hlevel(size(Hlevel(:,1),1),1)*ones(size(y1); xmax=max(0:T:tend); xmin=0; ymax=110; ymin=50; scrsz = get(0,ScreenSize); gca=figure(Position,5 10 scrsz(3)-10 scrsz(4)-90); %gca=figure(Position

7、,5 10 scrsz(3)/2 scrsz(4)/1.5) set(gca,Color,w); plot(0:T:tend,Hlevel(:,1),r,LineWidth,2) hold on plot(0:T:tend,Hlevel(:,2),b,LineWidth,2) hold on plot(0:T:tend,yv,k,LineWidth,2) hold on plot(0:T:tend,y2sp,g,LineWidth,2) hold on plot(0:T:tend,H2Steady,y,LineWidth,2) line(tend/2 tend/2+27,(ymax-ymin)

8、/2+ymin-(ymax-ymin)/10 (ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/10,Color,r,LineWidth,6) text(tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/10, 第一個水箱的液位H1,FontSize,16) line(tend/2 tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/6 (ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/6,Color,b,LineWidth,6) text(tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax

9、-ymin)/6, 第二個水箱的液位H2,FontSize,16) line(tend/2 tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/4.2 (ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/4.2,Color,g,LineWidth,6) text(tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/4.2, 第二個水箱的液位給定值,FontSize,16) line(tend/2 tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/3.2 (ymax-ymin)/2+ymin-(

10、ymax-ymin)/3.2,Color,k,LineWidth,6) text(tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/3.2,閥位變化情況,FontSize,16) axis(xmin xmax ymin ymax); text(tend/5,ymax+1.5, 實驗二 不考慮閥位飽和特性時的控制效果,FontSize,22) grid2. 用 MATLAB 求出從輸入到輸出的傳遞函數(shù)，并將其用c2d 函數(shù)，利用雙線性變換法轉(zhuǎn)換為離散模型，再用dstep()函數(shù)求離散模型的階躍響應(yīng)，階躍幅值為3。clcclear allA=2;ku=0.1/0.5

11、;H10=1.5;H20=1.4;alpha12 = 0.25/sqrt(H10);alpha2 = 0.25/sqrt(H20);R12=2*sqrt(H10)/alpha12;R2=2*sqrt(H20)/alpha2;H1SpanLo=0;H2SpanLo=0;H1SpanHi=2.52;H2SpanHi=2.52;Kp=1.78;Ti=85; R12*AR12 ad = 1/(A*R12);a1 = 1/(A*R12);a2 = 1/(A*R2);Kc=Kp/Ti;bc=Ti;Kd = 1/A;K1 = ku/A;K2 = 1/(A*R12);numc=Kc*bc,Kc;% 用 MAT

12、LAB 求出從輸入到輸出的傳遞函數(shù)，denc=1;num1=K1;den1=1,a1;num2=K2;den2=1,a2;gc=tf(numc,denc);g1=tf(num1,den1);g2=tf(num2,den2);Sysq=gc*g1*g2;SysG=feedback(Sysq,1);gg=c2d(SysG,10,tustin);% 用c2d 函數(shù)，利用雙線性變換法轉(zhuǎn)換為離散模型dstep(3*gg.num1,gg.den1);%用dstep()函數(shù)求離散模型的階躍響應(yīng)，階躍幅值為3 結(jié)果三 實驗報告實驗完成后，要寫出實驗報告，內(nèi)容包括：1實驗步驟及說明；2實驗所用的仿真程序清單，以

13、及程序結(jié)構(gòu)的簡單說明；第二部分 含有非線性環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)仿真一 實驗?zāi)康? 掌握理解控制系統(tǒng)閉環(huán)仿真技術(shù)。5 掌握理解面向結(jié)構(gòu)圖的離散相似法的原理和程序結(jié)構(gòu)。6 掌握理含有非線性環(huán)節(jié)的控制系統(tǒng)的仿真方法。二 實驗內(nèi)容根據(jù)上面的各式，編寫仿真程序，實現(xiàn)無擾動時給定值階躍仿真實驗1. 取K P = 1.78 ，T i = 85 s T = 10s，H2 S =H2set_ percent = 80, Q d = 0，tend = 700，進(jìn)行仿真實驗，繪制響應(yīng)曲線。clcclear all A=2;ku=0.1/0.5;H10=1.5;H20=1.4;alpha12 = 0.25/sqrt(H10

14、);alpha2 = 0.25/sqrt(H20);R12=2*sqrt(H10)/alpha12;R2=2*sqrt(H20)/alpha2;H1SpanLo=0;H2SpanLo=0;H1SpanHi=2.52;H2SpanHi=2.52; Kp=3.91/2.2;Ti=0.85*100;%Kp=3.21;%Ti=99999999999999; ad = 1/(A*R12);a1 = 1/(A*R12);a2 = 1/(A*R2);Kc=Kp/Ti;bc=Ti;Kd = 1/A;K1 = ku/A;K2 = 1/(A*R12); uc(1)=0;uv(1)=0;ud(1)=0;u1(1)=

15、0;u2(1)=0;xc(1)=0;xv(1)=0;xd(1)=0;x1(1)=0;x2(1)=0;yc(1)=0;yv(1)=0;yd(1)=0;y1(1)=0;y2(1)=0; nCounter = 70;T=10;k=1;deltaQd=0;c=0.5;H20_percent=(H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100;H2set_percent=80;tend = nCounter*T;for t=T:T:tend k=k+1; uc(k)= (H2set_percent - (y2(k-1)+H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2Spa

16、nLo)*100)/100; uv(k)=yc(k-1); ud(k)=deltaQd; if uv(k)c yv(k)=c; end if uv(k)-c yv(k)=0; end if uv(k)=-c yv(k)=uv(k); end u1(k)=yv(k); u2(k)=y1(k-1); xc(k) = xc(k-1) + Kc*T*uc(k-1); yc(k)=xc(k)+bc*Kc*uc(k); xd(k) = exp(-ad*T)*xd(k-1) + Kd/ad*(1-exp(-ad*T)*ud(k);yd(k)=xd(k); x1(k) = exp(-a1*T)*x1(k-1)

17、 + K1/a1*(1-exp(-a1*T)*u1(k);y1(k)=x1(k); x2(k) = exp(-a2*T)*x2(k-1) + K2/a2*(1-exp(-a2*T)*u2(k);y2(k)=x2(k);endHlevel(:,1)=(y1+H10-H1SpanLo)/(H1SpanHi-H1SpanLo)*100;Hlevel(:,2)=(y2+H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100;yv=(yv+0.5)*100;y2sp=H2set_percent*ones(size(y1); textPositionH1=max(Hlevel(:,1)

18、; textPositionH2=max(Hlevel(:,2); H2Steady=Hlevel(size(Hlevel(:,1),1),1)*ones(size(y1); xmax=max(0:T:tend); xmin=0; ymax=110; ymin=50; scrsz = get(0,ScreenSize); gca=figure(Position,5 10 scrsz(3)-10 scrsz(4)-90) %gca=figure(Position,5 10 scrsz(3)/2 scrsz(4)/1.5) set(gca,Color,w); plot(0:T:tend,Hleve

19、l(:,1),r,LineWidth,2) hold on plot(0:T:tend,Hlevel(:,2),b,LineWidth,2) hold on plot(0:T:tend,yv,k,LineWidth,2) hold on plot(0:T:tend,y2sp,g,LineWidth,2) hold on plot(0:T:tend,H2Steady,y,LineWidth,2) line(tend/2 tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/10 (ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/10,Color,r,LineWidth,6) text(tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/10, 第一個水箱的液位H1,FontSize,16) line(tend/2 tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-