单回路控制系统整定实验

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1、实验单回路控制系统参数整定一、实验目的1、了解被控对象的特性对控制系统控制品质的影响。2、掌握不同调节规律的调节器（P、PI、PID）对控制系统控制品质的影响。3、熟悉MATLAB软件中Simulink工具箱的使用方法及在控制系统设计仿真中的应用。4、掌握单回路控制系统中不同调节规律的调节器的参数整定方法。二、Simulink工具箱简介1、Simulink工具箱的启动与主要模块介绍启动MATLAB软件，在主程序窗口中点击“Simulink按钮”，可以打开Simulink工具箱的主窗口，如下图所示：Simulink按钮图1－1MATLAB主程序窗口新建按钮功能模

2、块组列表功能模块图1－2Simulink工具箱主窗口9在Simulink工具箱的主窗口中点击“新建按钮”，可以打开一个未命名的Simulink控制系统仿真界面，在界面中可以如图1－3所示：图1－3未命名的Simulink控制系统仿真界面在上图所示的界面中可以根据需要，使用Simulink工具箱中的各功能模块组成控制系统方框图，对控制系统进行仿真研究。本次实验中用到的主要功能模块如下：l增益模块（Gain）在图1－2所示的Simulink工具箱主窗口的功能模块组列表中点击MathOperations功能模块组，会在窗口右边出现对应的各功能模块，用鼠标选择其中的增

3、益模块（Gain）并按住左键将其拖到图1－3所示的Simulink控制系统仿真界面中，即可以得到一个增益模块（Gain）。单击增益模块（Gain）下方的模块名称“Gain”，可以对其名称进行修改，双击增益模块（Gain），可以打开增益模块（Gain）的参数设置对话框如下图所示：增益值图1－4增益模块（Gain）参数设置对话框增益模块（Gain）的功能为将输入值与增益值相乘，并将乘积输出，在对话框中可以对增益值Gain进行修改。l加（减）法模块（Sum）在图1－2所示的Simulink工具箱主窗口的功能模块组列表中点击MathOperations功9能模块组，会

4、在窗口右边出现对应的各功能模块，用鼠标选择其中的加（减）法模块（Sum）并按住左键将其拖到图1－3所示的Simulink控制系统仿真界面中，即可以得到一个加（减）法模块（Sum）。双击加（减）法模块（Sum），可以打开加（减）法模块（Sum）的参数设置对话框如下图所示：模块形状下拉菜单运算符号图1－5加（减）法模块（Sum）参数设置对话框加（减）法模块（Sum）的功能为对两个输入数值进行加（减）法运算，并将计算结果输出。此模块在初始状态下对两个输入值进行加法运算，在参数设置对话框中把第二个“+”改为“－”，可以把模块切换到减法运算。在运算符号框中增加新的“+”

5、或“－”，可以使加（减）法模块（Sum）对多个输入值进行运算。通过参数设置对话框中的模块形状下拉菜单，可以将加（减）法模块（Sum）的形状由默认的圆形改为矩形。l积分运算模块（Integrator）在图1－2所示的Simulink工具箱主窗口的功能模块组列表中点击Continuous功能模块组，会在窗口右边出现对应的各功能模块，用鼠标选择其中的积分运算模块（Integrator）并按住左键将其拖到图1－3所示的Simulink控制系统仿真界面中，即可以得到一个积分运算模块（Integrator），其功能为对输入值进行积分运算，并将计算结果输出。l微分运算模块（

6、Derivative）在图1－2所示的Simulink工具箱主窗口的功能模块组列表中点击Continuous功能模块组，会在窗口右边出现对应的各功能模块，用鼠标选择其中的微分运算模块（Derivative）并按住左键将其拖到图1－3所示的Simulink控制系统仿真界面中，即可以得到一个微分运算模块（Derivative），其功能为对输入值进行微分运算，并将计算结果输出。l一阶惯性环节仿真模块（TransferFcn）在图1－2所示的Simulink工具箱主窗口的功能模块组列表中点击Continuous功能模块组，会在窗口右边出现对应的各功能模块，用鼠标选择其

7、中的一阶惯性环节仿真模块（TransferFcn）并按住左键将其拖到图1－3所示的Simulink控制系统仿真界面9中，即可以得到一个一阶惯性环节仿真模块（TransferFcn）。双击一阶惯性环节仿真模块（TransferFcn），可以打开其参数设置对话框如下图所示：分母多项式系数矩阵放大系数矩阵图1－6一阶惯性环节仿真模块（TransferFcn）参数设置对话框在参数设置对话框中，放大系数矩阵中的数值代表模块传递函数分子项的放大系数；分母多项式系数矩阵中第一个元素代表模块传递函数分母中s项的系数，第二个元素代表分母中的常数项，如将放大系数矩阵改为[0.5]

8、，将分母多项式系数矩阵改为[203]，