真實模型Matlab仿真的過程控制系統(tǒng)實驗研究

第３９卷第２期浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報Ｖ０１．３９Ｎｏ．２２０１１年４月ＪＯＵＲＮＡＬ０ＦＺＨＥＪＩＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳｌＴＹｏＦＴＥＣＨＮＯＬｏＧＹＡｐｒ．２０１１真實模型Ｍａｔｌａｂ仿真的過程控制系統(tǒng)實驗研究李敏（浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，浙江杭州３ｌ００３２）摘要：Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真與大型過程控制實驗裝置實驗相結(jié)合，采用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真技術(shù)，并以實測得到的實驗對象模型為仿真原型，按照控制系統(tǒng)的實際情況構(gòu)建Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型進(jìn)行Ｍａｔｌａｂ仿真，用仿真得到的控制參數(shù)指導(dǎo)實驗裝置實驗中的參數(shù)選取，提出了Ｍａｔｌａｂ仿真與實物實驗相結(jié)合的過程控制實驗?zāi)Ｊ剑剿鹘鉀Q仿真與控制相脫離的問題，提高實驗效率與效果．以液位串級控制系統(tǒng)為例，說明實驗的過程與方法，著重闡述了被控對象模型的測定方法，以及基于實際控制系統(tǒng)的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型的構(gòu)建及動態(tài)仿真，并對仿真與實物實驗進(jìn)行了分析對比．關(guān)鍵詞：過程控制系統(tǒng)；ＭａｔＩａｂ仿真；真實模型；串級控制；實驗研究中圖分類號：ＴＰ２７３文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：ｌ００６—４３０３（２０１１）０２一０１６８一０６Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈ０ｆｐｒｏｃｅｓｓｃＯｎｔｒＯｌｓｙｓｔｅｍｕｓｉｎｇＭａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉＯｎｂａｓｅｄｏｎｐｈｙｓｉｃａｌｍＯｄｅｌＬＩＭｉｎ（ＣｏｌＩｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴ讎ｈｎｏｌｏｇｙ．Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００３２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔ髓ｃｔ：ＴｈｅＭａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｌａｒｇｅｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒ０１ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓｕｓｉｎｇｔｈｅｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｂｊｅｃｔｍｅａｓｕｒｅｄａｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｔｙｐｅ．ＴｈｅＳｉｍｕｌｉｎｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｓｂｕｉｌｔａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｒｅａｌｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｎｄｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈＭａｔｌａｂ．Ｔｈｅｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｇｅｔｔｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｉｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｏｄｅｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅＭａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｗｉｔｈｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｂｌｅｍｔｈａｔｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｆａｒａｗａｙｆｒｏｍｐｈｙｓｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｃｅｓｓｉｓｓｔｕｄｉｅｄａｎｄｔｈｉｓｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｏｄｅｗｉＵｉｍｐｒｏｖｅｅｘｐｅｒｉ血ｅｎｔａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ．ＨｅｒｅｔｈｅｌｅｖｅｌｃａｓｃａｄｅｃｏｎｔｒｏＩｓｙｓｔｅｍｉｓｕｓｅｄａｓａｎｅｘａｍｐｌｅｔｏｅｘｐｌａｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｎｄｍｅｔｈｏｄ．Ｉｔｆｏｃｕｓｅｓｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｎｔｒ０１ｌｅｄｒｅａｌｏｂｊｅｃｔｍｏｄｅｌ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｓｗｅｌｌａｓｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＳｉｍｕｌｉｎｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｂａｓｅｄｏｎｒｅａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｈｙｓｉｃａｌｅｘｐｅ“ｍｅｎｔｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄ．１【ｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｒｏｃｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ；Ｍａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｐｈｙｓｉｃａｌｍｏｄｅｌ；ｃａｓｃａｄｅｃｏｎｔｒｏｌ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈ收稿日期：２０１０－１ｌ－１２作者簡介：李ｔ（１９６３一），女，江蘇南京人，實驗師，主要從事自動化專業(yè)的實驗與研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｍ＠ｚｊｕｔ．ｅｄｕ．∞．第２期李敏：真實模型Ｍａｔｌａｂ仿真的過程控制系統(tǒng)實驗研究?１６９?在大型實驗設(shè)備上進(jìn)行過程控制實驗，是對各種過程控制系統(tǒng)進(jìn)行研究的重要手段，有利于對各種類型控制系統(tǒng)的理解．但實驗中控制器參數(shù)的整定過程比較繁瑣，對于類似于串級控制這樣的復(fù)雜過程控制系統(tǒng)更是如此．如果獲取實物對象的模型之后，在計算機上用ＭＡＴＬＡＢ進(jìn)行仿真，可以迅速完成控制器的參數(shù)選取，再將取得的控制參數(shù)用于實物實驗．實物實驗后與仿真結(jié)果進(jìn)行比較，如果兩者相差較大，需找出實際系統(tǒng)中存在的各種復(fù)雜因素，修正模型參數(shù)重復(fù)實驗，直至兩者結(jié)果一致．如此反復(fù)，既可以取得更貼近實際系統(tǒng)的模型，在該控制策略下迅速取得良好的控制效果。又可以為運用其他控制算法的研究奠定基礎(chǔ)．筆者以液位串級控制系統(tǒng)為例說明了如上所述的實驗過程，力求探索仿真與實際控制相結(jié)合的實驗研究方法．１實驗方法與步驟（１）系統(tǒng)對象模型測定研究分析控制系統(tǒng)的組成，明確各控制變量之間的關(guān)系，構(gòu)建控制系統(tǒng)原理框圖，確立相關(guān)的測試點，在實驗裝置上用階躍響應(yīng)曲線法進(jìn)行對象特性測定，求取對象的廣義傳遞函數(shù)．（２）構(gòu)建Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型及仿真選擇控制算法，用實測的對象模型構(gòu)建ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型，選取控制參數(shù)進(jìn)行仿真．（３）實物實驗將仿真得到的控制參數(shù)，代入實物裝置控制器中，在實物裝置上進(jìn)行實驗，觀察系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)．（４）實物實驗與仿真比較將實物實驗與仿真結(jié)果進(jìn)行比較，如出入較大，應(yīng)找出仿真模型與實際系統(tǒng)的差別，并對仿真模型進(jìn)行修正．（５）重復(fù)進(jìn)行上述步驟，直到取得較接近實際情況的仿真模型，并達(dá)到滿意的控制效果，２實驗實例圖１液位串級控制系統(tǒng)Ｆｉｇ．１Ｌｅｖｅｌｃａｓｃａｄｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ控制系統(tǒng)原理框圖如圖２所示，實驗在計算機組態(tài)界面下完成，控制回路分為主控制回路與副控制回路．控制器為智能儀表．液位檢測與電動調(diào)節(jié)閥信號均采用４～２０ｍＡ標(biāo)準(zhǔn)信號，當(dāng)智能儀表中的相關(guān)參數(shù)按液位傳感器量程和電動調(diào)節(jié)閥最大開度設(shè)置好之后，計算機的組態(tài)中以實際的液位值和電動調(diào)節(jié)閥的開度顯示．Ｉｌｌｆ為液位給定值，＾≠為主控制器輸出即副控制器的輸入，Ｄ夕為控制器輸出控制量即電動調(diào)節(jié)閥的開度，＾。為副控制量上水箱的液位，ＩＩｌ。為主控制量下水箱的液位．實驗利用ＭＤＧＳ組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)，可以方便地將智能儀表中的液位信號及控制量顯示在微機屏幕上，通過組態(tài)界面窗口設(shè)置參數(shù)、控制運行，并將控制結(jié)果以動態(tài)曲線的形式實時顯示．刮莖吲唰辨主回路２?１液位串級控制系統(tǒng)組成圖２液位串級控制系統(tǒng)原理框圖液位串級控制系統(tǒng)組成示意圖如圖１所示?實Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｐ，ｉｎｃｉｐｌｅｂｌｏｃｋｄｉａｇｒａｍ。ｆｌｅｖｅｌ。ａｓｃａｄｅｃ。ｎｔｒｏｌ驗裝置采用ＡＥ２０００Ｂ型過程控制實驗系統(tǒng)，下水箱。ｙ。ｔ哪液位＾，為主被控變量，上水箱液位ｋ為副被控變２．２對象數(shù)學(xué)模型的測定?量，構(gòu)成上下水箱液位串級控制系統(tǒng)?上下箱容積形研究基于實物裝置模型的仿真，獲取實物對象的浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報第３９卷數(shù)學(xué)模型是關(guān)鍵．由圖２知，上述系統(tǒng)對象的數(shù)學(xué)模型分為兩部分：副控制回路中的｜Ｉｌ：一ｏｐ段和主控制回路中的＾。一ＪＩｌ：段，即求取廣義傳遞函數(shù)Ｇ２＝昌黑和Ｇｌ＝售黑．暫且稱Ｇ２為副控制對象，Ｇ１為主控制對象．Ｇ，Ｇ１均為單容對象，應(yīng)為帶有時滯的一階慣性環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)表達(dá)式為Ｇ（ｓ）＝羔Ｐ～，其中：Ｋ，Ｔ和ｒ分別為環(huán)節(jié)的增益、時間常數(shù)和時滯．２．２．１副控制對象模型的測定用階躍響應(yīng)法求取對象的數(shù)學(xué)模型．在系統(tǒng)開環(huán)情況下，上水箱出水閥的開度固定在一定位置，先使水位保持平穩(wěn)一段時間，然后直接改變調(diào)節(jié)器的輸出，使加在電動調(diào)節(jié)器上的信號做階躍式的變化，得到廣義對象的階躍響應(yīng)曲線（如圖３所示）．再用計算法確定參數(shù)Ｋ、Ｔ和ｒ．階躍響應(yīng)表達(dá)式為ｒ△＾２＝Ｏ￡＜ｒ１厶ＪｌＩ厶ＩＩｌ２＝Ｋ?加ｐ?（１一廠甲）ｆ≥ｒ，一一‘＿＼／。圖３副控對象階躍響應(yīng)Ｆｉｇ．３ＴｈｅｓｔｅｐｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆｃｏｎｔｒｏＩｌｅｄｓｕｂ＿ｏｂｊｅｃｔ當(dāng)ｆ—ｏ。時，△如（ｏｏ）＝Ｋ?△ｏ戶所以Ｋ一掣把達(dá)到穩(wěn)態(tài)響應(yīng)３９％和６３％的對應(yīng)時間△０Ｄｔ。Ⅲ，￡。．。。讀出來，Ｔ和ｒ計算式分別為Ｔ＝２（ｔｏ．柏一ｔｏ．３９）ｒ＝２ｆｏ．３９一如．６３調(diào)節(jié)電動閥開度由４０％變化到４５％，再由４５％變化到４０％，參數(shù)求平均后得副控制對象廣義傳遞函數(shù)Ｇ。（ｓ）２赫８叫“?２．２．２主控制對象模型的測定同上采用階躍響應(yīng)法，只是輸入變?yōu)樯纤涞囊何桓叨?，即使上水箱液位穩(wěn)定在某一高度，下水箱突加給水，并保持上水箱液位不變．反方向即突減給水較難實現(xiàn)，且系統(tǒng)在固定的某一段線性度較好，故只作了一個方向的曲線（圖略）．上水箱液位高度穩(wěn)定在２７．３ｃｍ，階躍式注入下水箱后，下水箱高度穩(wěn)定在２７．７ｃｍ．如上計算得主控制對象廣義傳遞函，、ｎＱ數(shù)Ｇ。（ｓ）＝未等．這里因上水箱距下水箱的距離ｏｏＪＪＩ工很短，時滯可視為零．２．３基于Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕ¨ｎｋ的仿真２．３．１構(gòu)建Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型（１）主控制器限幅值的設(shè)定主控制器的輸出是副控制器的給定．因此，主控制器應(yīng)按副被控制量的最大值設(shè)定限幅值，副被控制量最大值為最高液位３０ｃｍ，留有一定調(diào)節(jié)空間后，可以取副控制器的最大給定值即主控制器的限幅值為２５ｃｍ．因液位傳感器的量程對應(yīng)于液位高度為５０ｃｍ，故智能儀表的上限為５０ｃｍ，則副控制器的最大給定值換算到主控制器的輸出為最大輸出的５０％．主控制器后應(yīng)加飽和非線性環(huán)節(jié)，參數(shù)為５０和Ｏ，而輸入給副控制器的給定絕對值為２５ｃｍ，故中間還要經(jīng)過Ｏ．５倍的變換．（２）電動調(diào)節(jié)閥的非線性設(shè)定因系統(tǒng)水泵功率較小，電動調(diào)節(jié)閥開始的３０％以下時水流很小，一般將水箱的出水閥定在電動調(diào)節(jié)閥開度為３０％以上時水箱開始儲水的位置，故電動調(diào)節(jié)閥開度小于３０％時應(yīng)視為死區(qū)．副控制器后應(yīng)加入死區(qū)非線性環(huán)節(jié)，參數(shù)為Ｏ和３０．因控制器最大輸出控制量為１００，故還應(yīng)加入飽和非線性環(huán)節(jié)，上下限為１００和Ｏ．選擇主控制器采用ＰＩ控制、副控制器采用Ｐ控制．由此構(gòu)建的Ｓｉｍｕｌｉｎｋ串級控制系統(tǒng)模型如圖４所示．圖４系統(tǒng)Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型Ｆｉｇ．４Ｓｉｍｕｌｉｎｋｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆｓｙｓｔｅｍ第２期李敏：真實模型Ｍａｔｌａｂ仿真的過程控制系統(tǒng)實驗研究２．３．２參數(shù)整定在主副控制器參數(shù)整定時，由于系統(tǒng)中主副回路是互相影響的，因此常采用逐次逼近法進(jìn)行．即首先使主回路開環(huán)，按單回路方法整定副控制器；其次，主回路閉環(huán)在已整定過的副控制器下，整定主控制器參數(shù)；第三步，在主回路閉環(huán)條件下，重新整定副控制器參數(shù)；至此完成了一個逼近循環(huán)，如已滿足控制要求，則上述所求即為控制器參數(shù)，否則，繼續(xù)上述方法，直到獲得滿意的調(diào)節(jié)參數(shù)．經(jīng)過幾次整定后，得到較為理想的控制參數(shù)：主控制器參數(shù)整定為Ｋ。，＝５，ｔ＝４０，副控制器調(diào)整時間，ｓ，×ｌ曠（ｂ）副回路為Ｋ。。＝２０．當(dāng)液位給定值為１５ｃｍ時的系統(tǒng)階躍響應(yīng)波形見圖５（ａ，ｂ）．２．４實物實驗實物實驗時應(yīng)將仿真出的參數(shù)，換算到智能控制器數(shù)據(jù)單位的形式．因測量模型時，控制器輸出是按開度（％）計量，而控制器運算之后的輸出量是按絕對數(shù)值計量，故實際控制器的參數(shù)應(yīng)比仿真的數(shù)值縮?。保埃氨叮冢停茫牵咏M態(tài)的實驗窗口中設(shè)置參數(shù)，主控制器比例度１／Ｐ＝Ｉ／０．０５＝２０、積分時間常數(shù)工＝４０、副控制器比例度１／Ｐ一Ｉ／０．２＝５．設(shè)定值輸入為１５ｃｍ，運行的曲線如圖５（ｃ）所示．（ｃＪ實物實驗曲線圖５仿真與實物實驗的響應(yīng)曲線比較Ｆｉｇ．５（＝０ｍｐａｒｉｓｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｐｒａｃｔｉｃａＩｉｔｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ２．５修正仿真模型仿真與實驗曲線主回路性能指標(biāo)比較見表１．波形上看主控制回路相差較小，但副回路相差較多，首先，初始上升階段，實際系統(tǒng)超調(diào)比仿真要大，這是因為開始時電動閥轉(zhuǎn)動到死區(qū)結(jié)束的延遲時間較長，與線性段模型相差較大所致．其次，退飽和階段，回調(diào)深度較實際實驗要大，這將直接影響到副回路的穩(wěn)定性．分析原因，是因為副回路回調(diào)時電動調(diào)節(jié)閥的輸出開度到達(dá)死區(qū)３０％附近，此時系統(tǒng)的液陽較小，系統(tǒng)增益與時間常數(shù)比液位高時要小．考慮系統(tǒng)副回路上升段較短，對系統(tǒng)動態(tài)特性影響不大，故調(diào)整副控制對象模型，貼近下降段．重新測量副控制對象模型，電動調(diào)節(jié)閥開度由３２％～４０％，之后再由４０％～３２％反向測．）１量，調(diào)整后副控制對象模型Ｇ（ｓ）＝頁齋Ｐ＿１加．２．６仿真與實物實驗結(jié)果用調(diào)整后的模型重復(fù)原來的實驗，控制器參數(shù)同上，系統(tǒng)響應(yīng)曲線如圖６．該參數(shù)下模型調(diào)整前與調(diào)整后的主回路動態(tài)性能指標(biāo)比較見表１．可以看到主回路指標(biāo)的變化不明顯，但副回路下降段回調(diào)明顯減小，說明調(diào)整產(chǎn)生了正確的效果．時間／ｓ．×１０２（ａ）主回路時間／ｓ，×１０２（ｂ）副回路圖６模型調(diào)整后的仿真結(jié)果Ｆｉｇ．６Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔａｆｔｅｒａ由ｕｓｔｍｅｎｔｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌ?１７２?浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報第３９卷寰ｌ主回路過渡過程性能指標(biāo)比較ｌ１．ａｂｋｌ礬ＩｔｅｒｐｒＯＯｅ鶴非棚ａｎ∞ｉｎｄ眈∞ｍｐａｒｉｓ蛐１比較項目超調(diào)量／％上升時間／Ｓ峰值時間／ｓ過黎襄妒１６Ｅ１２謄８裂４Ｏ柏委：：愛ｌＯＯ２０驀。。愛Ｏ時『甘Ｊ，ｓ，ｘｌ０２（ａ）仿真曲線（主回路）丘－＝５ｔＺ－＝４０，砰．２０使用修正模型進(jìn)行后續(xù)實驗，分別進(jìn)行：在給定值為１５ｃｍ時，用ＰＩＤ（主控制器）、ＰＩ（副控制器）控制策略，進(jìn)行仿真與實物實驗（結(jié)果曲線見圖７，主回路過度過程性能指標(biāo)比較見表２）；在給定值為２０咖時用ＰＩ（主控制器）、Ｐ（副控制器）調(diào)節(jié)進(jìn)行仿真與實物實驗（結(jié)果曲線見圖８，主回路過度過程性能指標(biāo)比較見表２）．０２４６８１０１２時問，ｓ，×ｌ曠徹仿真曲線（副回路）＿和ｌｏ?Ｚ，＝２０（ｃ）實物實驗曲線圖７主控制器ＰｌＤ控制、副控制器ＰＩ控制（ＩＩｌ？＝１５ｃｍ）Ｆｉｇ．７ＭａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＰＩＤｃｏｎｔｒｏＩ，ｍｉｎｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＰＩｃｏｎｔｒｏｌＯ２４６８ｌＯ１２時問／ｓ．ｘ１曠（ａ）仿真曲線（主回路）時間／ｓ．×ｌ礦（ｂ）仿真曲線（副刨路）Ｊ匕－２０（ｃ）實物實驗曲線圖８主控制器ＰＩ控制、副控制器Ｐ控制（ＪＩｌ？＝２０ｃｍ）Ｆｉｇ．８ＭａｉｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＰＩｃｏｎｔｒｏｌ，ｍｉｎｏｒｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＰ∞ｎｔｍｌ（＾ｆ＝２０ｃｍ）衰２主回路過渡過程性能指標(biāo)比較２ＴａｂＩｅ２ＦｉＩｔｅｒｐｎ嘁搬翳ｐｅｒｆＯｍａｎｏｅｉｎｄｅｘ咖ｌｐａｒｉ９Ｄｎ２比較項目超調(diào)量／％上升時間／ｓ峰值時間／ｓ過登過票哆問‘△＝ＺＪ／ｓ從以上仿真與實物裝置的階躍響應(yīng)的比較，可以看出，改變控制策略與改變給定值相比，后者的動態(tài)響應(yīng)指標(biāo)比較值相差較大，說明液位高度與流量之間的非線性較大，數(shù)學(xué)模型只在某個工作點附近相對準(zhǔn)確，在給定量等于２０ｃｍ時，這時的主控制對象模型發(fā)生變化，時間常數(shù)與增益都有所增加，導(dǎo)致主回路的動態(tài)指標(biāo)產(chǎn)生明顯差異．同時也看到，ＰＩＤ控制有較強的魯棒性，對于控制系統(tǒng)特性相差不大時，仿第２期李敏：真實模礁Ｍａｔｌａｂ仿真的過程控制系統(tǒng)實驗研究?１７３?真取得的控制參數(shù)仍然起到了指導(dǎo)作用，用于實物實驗時也可以取得良好的控制效果．３仿真實驗無法替代的．將兩者有機結(jié)合，是提高的控制Ｔ程實驗效果的有效途徑．結(jié)論參考文獻(xiàn)：［１］俞金壽，蔣慰孫．過程控制過程［Ｍ］．北京：電子工業(yè)出版社，２００７．［２］郭陽寬，王正林．過程控制工程及仿真［Ｍ］．北京：電子工業(yè)出版社，２００９．如上所述，將Ｍａｔｌａｂ仿真應(yīng)用于過程控制實物實驗的實驗?zāi)Ｊ剑哂辛己玫膶嶒炐Ч茫停幔簟欤幔夥抡?，不僅提高了實驗的效率。還可以對控制系統(tǒng)進(jìn)行更細(xì)致的理論研究，深入分析控制參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響，尋求更合適的控制策略，如實例中的液位控制系統(tǒng)，可以用模糊ＰＩＤ等先進(jìn)控制算法，從而使實驗的深度與廣度得到擴展．而實際物理系統(tǒng)中的許多非線性、時變和不確定性等特性，是不能用仿真完全模擬的，實物實驗也為仿真起到了很好的驗證作用．另外，實際物理系統(tǒng)實驗的直觀性也是［３］薛定字．反饋控制系統(tǒng)設(shè)計與分析一ＭＡＴＬＡＢ語言應(yīng)用［Ｍ］．北京：清華大學(xué)出版社。２０００．［４］黃忠霖．黃京．控制系統(tǒng)ＭＡＴＬＡＢ計算及仿真［Ｍ］．北京：國防工業(yè)出版社，２００９．［５］何東健，劉忠超，范靈燕．基于ＭＡＴＬＡＢ的ＰＩＤ控制器參數(shù)整定及仿真［Ｊ］．西安科技大學(xué)學(xué)報。２００６，２６（４）：５１１—５１４．［６］唐賢倫。仇國慶．李銀國，等．基于ＭＡＴＬＡＢ的ＰＩＤ算法在串級控制系統(tǒng)中的應(yīng)用［Ｊ］．重慶大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，２００５，２８（９）：６卜６３．（責(zé)任編輯：劉巖）（上接第１３０頁）［１４］Ｙ１Ｄ既兀ＴＲｍ鹼ｅｆｆｅｃｔｏｆｉｎｏｒｇａ面ｃｓａｌｔｓｏｒＩｔｈｅａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇＰ［２２］趙瑞華，凌開成．張永奇．電滲析廢水處理技術(shù)［盯．太原理工大學(xué)學(xué)報．２０００。３１（６）：７２１—７２４．舯。ｏｅｓｓｐｅｍｍｍｎ倪［Ｊ］．ｗａｔｅｒ９９－１０４．ｓｄ伽鐘ａｎｄ佼ｈｎｏＩｏ科，１９８９。２３：［２３］ａＡ【，ＶＡＲＥＺＦ，ＡＬＶＡＲＥＺＲ，ＣＯＣＡＪ，ｅｔａ１．ＳａｌｉｃｙｌｉｃａＴｌｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｂｙｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｗｉｔｈ［１５］ｓＨＩＭｓＨｏＮＢ，ＡｓＨＥＲＢ．Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｔｒ朗ｔｍｅｎｔｏｆｓａｌｉｎｉｔｙｈｉｇｈｂｉｐｏｌａ珊ｅｍｂｒａｎｅｃＪ］．Ｊｏｕｒ—．，ｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｗａｓｔｅｗａｔｅｒ口］．ｗａｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄｎａｌｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉｅｎｃｅ，１９９７，１２３（１）：６１—６９．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，１９９３，２７（７）；１０５一１１２．［２４］Ｍ（）ＮＴＴＥＬＡｒｅｃｏｖｅｒｙＶ，ＧＡＲＣＩＡＶ，ＧＯＮＺＡＬＥｚ．ＧＡＲＣｌＡＴ，ｅｔａ１．ｅｌｅｃｔｒｏｄｉａｌｙｓｉｓｏｆｈｉｇｈｃ