東華大學(xué)自動控制原理實(shí)驗一

1、各位同學(xué)請注意：1上機(jī)實(shí)驗為1-8周，每次上機(jī)請按照第一次的座位坐。2請先自習(xí)上機(jī)內(nèi)容，實(shí)驗內(nèi)容可參考指導(dǎo)書。39號機(jī)房座位安排見后面的名單，請按機(jī)位號入座，要點(diǎn)名哦。實(shí)驗一 典型環(huán)節(jié)的MATLAB仿真一、實(shí)驗?zāi)康?熟悉MATLAB桌面和命令窗口，初步了解SIMULINK功能模塊的使用方法。2通過觀察典型環(huán)節(jié)在單位階躍信號作用下的動態(tài)特性，加深對各典型環(huán)節(jié)響應(yīng)曲線的理解。3定性了解各參數(shù)變化對典型環(huán)節(jié)動態(tài)特性的影響。二、SIMULINK的使用MATLAB中SIMULINK是一個用來對動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真和分析的軟件包。利用SIMULINK功能模塊可以快速的建立控制系統(tǒng)的模型，進(jìn)行仿真和調(diào)試。

2、1運(yùn)行MATLAB軟件，在命令窗口欄“”提示符下鍵入simulink命令，按Enter鍵或在工具欄單擊按鈕，即可進(jìn)入如圖1-1所示的SIMULINK仿真環(huán)境下。2選擇File菜單下New下的Model命令，新建一個simulink仿真環(huán)境常規(guī)模板。3在simulink仿真環(huán)境下，創(chuàng)建所需要的系統(tǒng)。以圖1-2所示的系統(tǒng)為例，說明基本設(shè)計步驟如下:1）進(jìn)入線性系統(tǒng)模塊庫，構(gòu)建傳遞函數(shù)。點(diǎn)擊simulink下的“Continuous”，再將右邊窗口中“Transfer Fen”的圖標(biāo)用左鍵拖至新建的“untitled”窗口。2）改變模塊參數(shù)。在simulink仿真環(huán)境“untitled”窗口中雙擊該

3、圖標(biāo)，即可改變傳遞函數(shù)。其中方括號內(nèi)的數(shù)字分別為傳遞函數(shù)的分子、分母各次冪由高到低的系數(shù)，數(shù)字之間用空格隔開；設(shè)置完成后，選擇OK，即完成該模塊的設(shè)置。3）建立其它傳遞函數(shù)模塊。按照上述方法，在不同的simulink的模塊庫中，建立系統(tǒng)所需的傳遞函數(shù)模塊。例:比例環(huán)節(jié)用“Math”右邊窗口“Gain”的圖標(biāo)。4）選取階躍信號輸入函數(shù)。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊simulink下的“Source”，將右邊窗口中“Step”圖標(biāo)用左鍵拖至新建的“untitled”窗口，形成一個階躍函數(shù)輸入模塊。5）選擇輸出方式。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊simulink下的“Sinks”，就進(jìn)入輸出方式模塊庫，通常選用“Scope”的示波器圖標(biāo)

4、，將其用左鍵拖至新建的“untitled”窗口。6）選擇反饋形式。為了形成閉環(huán)反饋系統(tǒng)，需選擇“Math” 模塊庫右邊窗口“Sum”圖標(biāo)，并用鼠標(biāo)雙擊，將其設(shè)置為需要的反饋形式（改變正負(fù)號）。7）連接各元件，用鼠標(biāo)劃線，構(gòu)成閉環(huán)傳遞函數(shù)。8）運(yùn)行并觀察響應(yīng)曲線。用鼠標(biāo)單擊工具欄中的“”按鈕，便能自動運(yùn)行仿真環(huán)境下的系統(tǒng)框圖模型。運(yùn)行完之后用鼠標(biāo)雙擊“Scope”元件，即可看到響應(yīng)曲線。三、實(shí)驗原理1比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為 圖1-3所示左側(cè)為其對應(yīng)的模擬電路右側(cè)即為SIMULINK的圖形。圖1-3 比例環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形（2慣性環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為圖1-4所示左側(cè)為其對應(yīng)的模擬電路、

5、右側(cè)為SIMULINK圖形。圖1-4 慣性環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形 3積分環(huán)節(jié)(I)的傳遞函數(shù)為其對應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-5所示。圖1-5 積分環(huán)節(jié)的模擬電路及及SIMULINK圖形4微分環(huán)節(jié)(D)的傳遞函數(shù)為 其對應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-6所示。圖1-6 微分環(huán)節(jié)的模擬電路及及SIMULINK圖形5比例+微分環(huán)節(jié)（PD）的傳遞函數(shù)為其對應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-7所示。圖1-7 比例+微分環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形曲線6比例+積分環(huán)節(jié)（PI）的傳遞函數(shù)為 其對應(yīng)的模擬電路及SIMULINK圖形如圖1-8所示。圖1-8

6、 比例+積分環(huán)節(jié)的模擬電路及SIMULINK圖形曲線 7PID環(huán)節(jié)在SIMULINK環(huán)境下建立以上圖例右側(cè)的模型，通過仿真即可了解各類輸入作用下的輸出響應(yīng)曲線。四、實(shí)驗內(nèi)容1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖，按下列各典型環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，建立相應(yīng)的SIMULINK仿真模型，觀察并記錄其單位階躍響應(yīng)波形。 比例環(huán)節(jié) 慣性環(huán)節(jié) 積分環(huán)節(jié) 微分環(huán)節(jié) 比例+微分環(huán)節(jié)（PD） 比例+積分環(huán)節(jié)（PI）2 建立如下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，選取若干個PID的參數(shù)，說明比例積分微分對輸出響應(yīng)的影響。（PID控制器在Simulink ExtrasAdditional LinearPID controller）以下二選一做ABB五、實(shí)驗報告1畫

7、出各典型環(huán)節(jié)的SIMULINK仿真模型。2. 記錄各環(huán)節(jié)的單位階躍響應(yīng)波形，并分析參數(shù)對響應(yīng)曲線的影響。3. 寫出實(shí)驗的心得與體會。六、預(yù)習(xí)要求1熟悉各種控制器的原理和結(jié)構(gòu)，畫好將創(chuàng)建的SIMULINK圖形。2預(yù)習(xí)MATLAB中SIMULINK的基本使用方法。上機(jī)座位安排 ： 9號機(jī)房機(jī)號學(xué)生代碼學(xué)生姓名班級901130910228 付世界電氣1302902130910324 火興運(yùn)電氣1303903130940229 陳立自動化1302904130940504 李佳琪自動化1305905140150227 馬嘉杰電氣1403906140400529 余晨輝電氣1403907140400530

8、 賈勇電氣1401908140800323 許玉軒電氣1401909140910101 錢琳電氣1401910140910102 鄭雨馨電氣1401911140910103 蔚凱歌電氣1401912140910105 張雅寧電氣1401913140910106 黃嘉瑩電氣1401914140910110 施磊電氣1401915140910111 梁泓電氣1401916140910115 崔光潤電氣1401917140910118 鄭輝鵬電氣1401918140910119 謝德鎮(zhèn)電氣1401919140910122 郝靈廣電氣1401920140910125 鄭鼎丁電氣140192114091

9、0126 龔旭電氣1401922140910128 洪灝電氣1401923140910130 魏藝涵電氣1401924140910201 王梅電氣1402925140910215 張?zhí)礻烹姎?402926140910216 邱威銘電氣1402927140910217 馬人月電氣1402928140910220 郭炳乾電氣1402929140910221 劉恩佑電氣1402930140910222 王鵬洲電氣1402931140910223 傅陽電氣1402932140910224 王振宇電氣1402933140910225 黃勝捷電氣1402934140910226 劉凡電氣140293514

10、0910229 周揚(yáng)電氣1402936140910301 朱金玲電氣1403937140910302 楊如意電氣1403938140910305 賀軼凡電氣1403939140910309 權(quán)釗龍電氣1403940140910311 趙棟祺電氣1403941140910314 謝航電氣1403942140910315 張文瀚電氣1403943140910317 羅昆電氣1403944140910318 聶文清電氣1403945140910319 于任電氣1403946140910321 劉訓(xùn)華電氣1403947140910323 李偉健電氣1403948140910324 徐嘉元電氣14039

11、49140910326 許耘彬電氣1403950140910327 樊寧瑞電氣1403951140910328 湯文兵電氣1403952140940102 張采薇自動化1401953140940103 孫藝萌自動化1401954140940110 張江英自動化1401955140940111 張冬林卓越自動化1401956140940118 周建亮自動化1401957140940122 潘柯巖自動化1401958140940126 趙劍男自動化1401959140940131 盧徐豪自動化1401960140940132 賀天朗卓越自動化1401961140940135 李胤賢自動化14019

12、62140940137 徐炫輝自動化1401963140940204 葉秀峰自動化1402964140940207 盧藝銘自動化1402965140940208 茍璐自動化1402966140940210 朱丹彤自動化1402967140940212 張浩卓越自動化1401968140940213 欽戈樂自動化1402969140940216 馮建鵬自動化1402970140940218 羅雪劍自動化1402971140940227 李文自動化1402972140940228 張曉廣自動化1402973140940232 張月錕自動化1402974140940234 牛子聿自動化1402975

13、140940307 蒿華自動化1403976140940312 章健自動化1403977140940315 吳濤自動化1403978140940317 杜圣卓越自動化1401979140940321 鄧玉龍自動化1403980140940323 黃昕卓越自動化1401981140940325 楊芳自動化1403982140940327 李振宇自動化1403983140940328 李飛自動化1403984140940331 肖川杰卓越自動化1401985140940333 聶發(fā)明自動化1403986140940336 唐一雷自動化1403987140940401 伍艾艾自動化1404988140940405 何巧穎自動化1404989140940413 許友慎自動化1404990140940414 魏贇瀟自動化1404991140940415 謝欽宇卓越自動化1401992140940416 羅杰自動化1404993140940418 徐振自動化1404994140940419 黃順卓越自動化1401995140940421 劉翼榮卓越自動化1401996140940422 易昊朗自動化1404997140940423 吳堯卓越自動化1401998140940428 潘恒自動化1404999140940429 倪嘉惠自動化