过程控制工程动态特性建模仿真第二次作业

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1、过程控制工程动态特性建模仿真第二次作业控制1302班说明：在本次作业的求解过程中，我分别按照PPT上的广义对象求解方法和自己在上周得到的原系统模型乘以变送等环节两种方法进行了对广义对象模型的求解，以验证这两种方法的一致性。在文稿中作业一采用了后者，作业二按照PPT中的方法求解。作业一一．机理建模的控制器设定由上次作业，开环系统的机理SimuLink如下所示:其中初值为，底面积。据此得到添加控制器后的系统SimuLink仿真图如下所示：其中设水塔总高为10，因此测量环节为；由控制器输出信号至进水阀开度间的转换环节设

2、为。据此可知闭环系统的广义对象部分如上图红线框内所示。使用阶跃测试法，可以求得广义系统的对象模型为(相当于归一化处理)。其中为原开环系统模型(响应曲线如下所示)。由图读得终值由此求得，不符合要求，故再引入一个纯滞后环节，得到如下所示的闭环系统：其故广义对象模型：1.ZN法则整定1.1比例(P)控制器对设定值阶跃变化的响应(设定值为0.8，阶跃为0.1)：结果分析：(1).超调较小，不会超过塔高10（水位不会溢出）；(2).调节速度较快，调节时间(3).，比例控制器调节有余差。1.2比例积分(PI)控制器直接使用该

3、参数超调过大，系统发散不稳定；需在此基础上对参数做调整，最终得到效果较好的PI控制器为对设定值阶跃变化的响应(设定值为0.8，阶跃为0.1)：结果分析：(1).由ZN法则直接得到的PI控制器参数会使系统发散，需要在此基础上对参数再次进行调整；(2).最终得到的比例积分控制器效果一般。1.Lambda法则2.1比例(P)控制器(与ZN法则得到的控制器参数一致，不再重复)2.2比例积分(PI)控制器对设定值阶跃变化的响应(设定值为0.8，阶跃为0.1)：分析：(1).通过Lambda法则得到的比例积分控制器参数不会像

4、ZN法则得到的参数那样引起系统的发散；(2).但直接得到的参数控制效果仍不理想，必须要通过再次调试才能用于工业系统。二．线性化建模由上周作业可知，对于此系统采用线性化方法建模后得到的系统模型与机理建模一致。通过添加相同的变送环节、控制器信号转换环节以及纯滞后环节后，得到与上述机理建模同样的广义对象，故在此不再赘述。作业二：一．机理建模在上周作业的基础上添加传感变送环节(Km)，控制器输出转换环节(Kv)，得到系统的广义对象如下(详见文件GYDX_2_JiLi)得到其阶跃响应如下所示：读图有于是有1.ZN法则1.1

5、比例(P)控制器对设定值阶跃变化的响应(设定值为0.8，阶跃为0.1)：分析：(1).由ZN法则得到的比例控制器可以直接使用，超调较小，调节速度相对较快；(2).比例控制有余差。1.2比例积分(PI)控制器由此直接得出的比例积分控制器会使得系统发散不稳定；经过参数后期的调整后得到合适的控制器参数为对设定值阶跃变化的响应(设定值为0.8，阶跃为0.1)：1.Lambda法则2.1比例(P)控制器(与ZN法则得到的控制器参数一致，不再重复)2.2比例积分(PI)控制器直接得到的控制器参数也会使得系统发散，同ZN法则一

6、样，必须以此为基础再经过参数调整才能得到较好的系统响应。二、线性化建模得到的广义对象(详见GYDX_2_Linear)如下所示:读图有由此1.ZN法则1.1比例(P)控制器对设定值阶跃变化的响应(设定值为0.8，阶跃为0.1)：分析:超调过大，调节时间过长；必须要再次基础上再次调整控制器参数已达到满足要求的系统特性1.2比例积分(PI)控制器对设定值阶跃变化的响应(设定值为0.8，阶跃为0.1)：分析：(1).系统发散不稳定，且因为对其进行了线性化，应该注意次数输出已为负值与实际情况不符合。(2).必须经过参数的

7、再次调整才可使用。2.Lambda整定法则2.1比例(P)控制器(与ZN法则得到的控制器参数一致，不再重复)2.2比例积分(PI)控制器对设定值阶跃变化的响应(设定值为0.8，阶跃为0.1)：分析：(1).系统发散不稳定，且因为对其进行了线性化，应该注意次数输出已为负值与实际情况不符合。(2).同ZN法则相同，必须经过参数的再次调整才可使用。