自動控制原理試驗(yàn)研究報(bào)告安叢毅

1、汽油發(fā)動機(jī)的速度控制姓名： 安叢毅 班號:02020802 學(xué)號：2008300576摘要：分析了汽油發(fā)動機(jī)的基本特征和控制原理，系統(tǒng)研究了發(fā)動機(jī)的速度控制原理。建立了油 門輸入模型和發(fā)動機(jī)動力輸出模型。通過仿真，驗(yàn)證了該控制模型穩(wěn)定可靠。關(guān)鍵字：汽油發(fā)動機(jī)；速度控制。引言：在節(jié)能減排”成為當(dāng)前全球熱點(diǎn)的時(shí)代背景下，汽油發(fā)動機(jī)見得到進(jìn)一步的發(fā)展 建立發(fā)動機(jī)的控制模型，對發(fā)動機(jī)性能預(yù)測有較高的實(shí)用價(jià)值和指導(dǎo)意義。本文首先建立了 汽油發(fā)動機(jī)的平均值模型，分為三部分：油門輸入模型，燃油蒸發(fā)模型（未討論），動力輸 出模型。通過仿真，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。目錄：1. 建立被控對象數(shù)學(xué)模型2. 分析被控對象特性3

2、. 設(shè)計(jì)控制器4. 仿真驗(yàn)證5. 結(jié)論6. 參考文獻(xiàn)1. 建立被控對象數(shù)學(xué)模型發(fā)動機(jī)數(shù)學(xué)模型:圖中Ki、Kd為PID控制器的微分、積分環(huán)節(jié)系數(shù)。進(jìn)步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型描述了電 動機(jī)本身的動態(tài)特性和計(jì)算機(jī)與進(jìn)步電動機(jī)的聯(lián)系。測速發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型ut = Kt式中Kt為測速發(fā)電機(jī)輸出斜率，表示單位角速度的輸出電壓。2. 分析被控對象特性設(shè)心二Kd =1，得某汽油發(fā)動機(jī)的傳遞函數(shù)為：200.567s22.64s1測速發(fā)電機(jī)的傳遞函數(shù)Gs =土pK簡化得200.567s22.64s 1Kt3. 設(shè)計(jì)控制器1 .該系統(tǒng)的bode圖為:5 0 54 g 3 1- §sb 量 dBode Digra

3、mGm = Int dB 何 Inf rad/sec h Pm - 43.6 deg (at 5.23 rad/sec)o o o o o o4 2 2 4 6 - r ssSystem： H(rarVstci .516.Phase (deg): -136Frequency (rad/sec)2校正網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)由于增益太小，加入比例器令 Kp =5。此時(shí)，待校正系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為 Gs二2100，其相角裕度約為44°0.567s + 2.64s+ 1為提升其性能，此時(shí)需加入一個(gè)校正網(wǎng)絡(luò);要求相角裕度為'',' =60°，取- _6°所以,

4、9;=66°入一個(gè)串聯(lián)滯后校正網(wǎng)絡(luò)，設(shè) Gc s二更(b <1)1 +Ts由 J' =180° -arctan2.4 ； -arctan0.236 c''可得 J'=2.73由 20lgb L c'-0可以求得 b=0.081由 0.1 .c"可以求得T=45.7 bT故其校正網(wǎng)絡(luò)傳遞函數(shù)為Gc s = 45.7s 0.567s22.67s 13.66s1 +45.7S則開環(huán)傳遞函數(shù)變?yōu)?00 +366s25.59s3121.167s248.34s 1其bode圖為:-160-600Bode DiagramGm = I

5、nf d0 (at Inf radfeec) , Pm = 60.5 deg (st 2.78 rad/ssclFrequency (ra日桃c5 0 54 9 3 - 1 fBapj 盤Ed0-0 02 4 *8故最后的開環(huán)傳遞函數(shù)為100(1 + 3.66s)4. 仿真驗(yàn)證使用simulink進(jìn)行仿真:原始系統(tǒng)連接如圖:仿真結(jié)果:Bode 圖Bode DiagramGm = Int dB Inf rad/sec) , Pm = 43.6 dagat 5.23 radfeec)Frequency (rd/sec)20-4060D45o953-180 Jnms4JPW 匚冨芒經(jīng)過改良之后的系統(tǒng)

6、連接如圖:R untitled *File £di t 膽 iew Simulation Format, tools HelpD H fl X ffi ' r '.2 |10."o I normal100%od«45仿真結(jié)果如圖:Bode 圖:101010Frequency Crad/seclBoce DisgramGm = Inf d0 Inf radfeec) , Pm = 60.5 deg (st 2.7S rad/ssclSystem: HFrequency Crad/secJ 2.68Phase. WegX 119760D9Q-53JT18010 0 0-0 04 -2 2 4 § SPEflx5結(jié)論系統(tǒng)的穩(wěn)定性較好ess * 0，超調(diào)量二%較小，調(diào)節(jié)時(shí)間ts上升時(shí)間tp較短。但是系統(tǒng)的bode圖顯示系統(tǒng)的幅頻特性在高頻段斜率較小，該系統(tǒng)對噪音的抗干擾能