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1、综合性设计型实验报告说系别h化工机械系10自动化(1)2013-2014学年第-学期1020301025姓名才让加指导教师王淑钦老师课程名称综合性设计型实验实验名称前馈反馈控制系统仿真研究实验类型设计性实验地点青海人7实验时间2013.12.16-2013.12.27实验内容：(简述)1•查阅资料确定被控对象。2•设计前馈反馈控制系统控制器。3.利用MATLABsimulink软件进行对象仿真研究，包括建立仿真图和进行控制系统仿真，得出仿真结杲。4.通过对仿真结果的分析研究，比较两种控制系统的优劣。实验目的与要求：1.熟悉MATLABsimulink软件，利用该软件对实
2、验对象进行仿真。2.掌握系统分析、设计过程。3•掌握前馈反馈控制系统的原理和实现方法。4.进行系统仿真，通过对单回路与前馈反馈控制系统进行比较分析。设计思路：(设计原理、设计方案及流程等)本实验以加热炉岀口温度为对象进行设计分析，通过单回路和询馈反馈两种控制方式，进行控制系统设计。加热炉出口温度的数学模型G(»=主对彖的传递函数为:(“+1)(M+1)G_1副对象的传递两数为：z"+1)令X=6,则%=1/(3OSJ+11S+1)1.单回路控制系统的设计单冋路控制系统原理1.前馈控制系统的设计前馈控制是一种预测控制，通过对系统当前工作状态的了解，预测出下一阶段系统的运行
3、状况。如果与参考值冇偏差，那么就提前给出控制信号，使十扰获得补偿，稳定输出，消除误差。前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了解，只何了解了系统模型才能有针对性的给出预测补偿。但在实际工程中，并不是所冇的干扰都是可测的，并不是所冇的对象都是可得到精确模型的，而且人多数控制对象在运行的同时自身的结构也在发生变化。所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。这时就需要加入反馈，反馈的特点是根据偏差来决定控制输入，不管对彖的模型如何，也不管外界的干扰如何，只要冇偏差，就根据偏差进行纠止，可以冇效的消除稳态误差。解决前馈不能控制的不可测干扰CGcH)；训；i；『iZh)•I'・IIG
4、mJellill]iviIJ-*FL前馈反馈控制关键技术分析:1•控制器的选择2.进行完成单回路与前馈反馈控制系统的仿真实验过程：（包括主要步骤、成果介绍、代码分析、实验分析等）一、单回路控制系统参数整定及仿真过程单回路按照4:1衰减曲线整定。在断开积分部分的情况下：其中kc=5,如图，Tl=10s时,第一峰值:1.19,T2=25.57s,第二峰值0.91,稳定值0.28,,Ts=15.57Ti=2Ts=31」4QScopel
5、口
6、
7、回
8、
9、P~
10、雪均口qqASHe单冋路控制（未加入积分部分）整定,得到l/Ti=0.032,Kc=5/1.2=4.167,接入积分
11、部分QScopel
12、o
13、
14、回
15、
16、22I昌ES_
17、]PPJA13■W0102030405060708090100Timeoffset:0单回路控制（加入积分部分）二、前馈反馈控制系统参数整定及仿真过程对于系统PID参数的整定，其广义对象有明显的纯滞后，无法用响应曲线法或临界比例度法来整定PID,这里采用经殓整定方法这里采用经验整走方法。步骏一：首先根据经殓选定KC二0.9,Ti=1.7,Td=0步賤二：再根据设定值跟踪速度的快慢，调节控制器KC的直至出现满意结果。最后取温度控制器PID参数KC=4.3,Ti=1.4,Td=2.2流量控制器PID参数Kc=3.5,Ti=l.
18、8,Td=0前馈控制器PID参数Kc二0.8,Ti二0.6,Td=0所得曲线如图前馈反馈控制系统仿真响应曲线实验分析：1.前馈控制反馈控制比较前馈控制反馈控制扰动可测，任1不要求被控量可测被控量直接可测超前调节.町实现系统输出的不变性(但存在对实现问题)按偏差控制，存在偏差才能调节.(滞后调节)开环调节，无稳定性问题闭环调节，存在稳定性问题系统仅能感受有限个可测扰动系统可感受所有影响输出的扰动对于T扰与控制通道的动态模型，要求己知而且准确对通道模型要求弱，大多数悄况无需各道模型对时变与非线性对象的适应性弱对时变与非线性对彖的适应性耳鲁棒性强2.1询馈反馈控制系统的优点A
19、从前馈控制角度，由于增加了反馈控制，降低了对而馈控制模型的精度要求，并能对耒选做前馈十扰产生校正作用。B从反馈控制角度，由于前馈控制的存在，对主要干扰作了及时的粗调作川，人人减少对控制的负担。实验总结：前馈反馈控制系统的特点⑴系统综合了反馈控制和前馈控制的优点，弥补了它们的缺点，因而前馈——反馈控制系统得到了广泛的应用；(2)引入前馈补偿没冇影响系统的稳定性；很显然，前馈无论加在什么位置，它都不构成闭合回路,系统的特征式保持不变，因而不会影响系统的稳定性。(3)引入反馈控制后，前馈控制中的完全补偿条件并没有改变前馈控制的优点：1、前馈控制
