《Matlab与系统仿真》期末考试.doc

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1、红河学院2011-2012学年春季学期《Matlab与系统仿真》课程期末考试试卷卷别：A卷考试单位：工学院考试日期：2012年6月20日题号一二总分得分题号一二得分要求：1、第1小题采用SIMLINK仿真，第2小题采用M语言编程；2、程序中的参数完全一样者，试卷都以0分记；3、提交的压缩包包括M文件、mdl模型、Word文档（仿真输出曲线），压缩包以自己的姓名、学号、班级命名；得分评卷人一、设计题(每小题50分，共100分)1、精馏过程是在一定物料平衡和能量平衡基础上进行的。在精馏塔的连续操作过程中应做到物料平衡、气－液平衡和热量平衡，

2、这三个平衡互相影响，互相制约。现以蒸汽流量作为副变量，精馏塔釜温度为主变量，构成精馏塔釜温度与蒸汽流量串级控制系统。已知主被控对象的数学模型为G(s)=1.25e-44s/(25s+1)2，副被控对象的数学模型为G(s)=e-4s/(12s+1)，精馏塔釜设定温度为1300℃，副控制器选择Ｐ作用，主控制器选择PID作用，试整定串级控制器的参数为最佳值，使系统的最大偏差≤±1.5℃。（采用SIMLINK仿真，参数自己整定）解：参数整定：先使ki=0，在单位阶跃信号下，调整Kp使系统等幅震荡，即系统处于临界稳定状态。记录此时的震荡周期Tc，

3、比例系数Kc。则Kp=kc/2.2,Ki=kp/(0.8Tc)。Kc=5.7，Tc=15，Kp=2.59,Ki=0.216,仿真时间为80Kc=1.55,Tc=150,kp=0.7,Ki=0.00587仿真时间1000到500秒时输出稳定，系统偏差不大Kp=0.31Ki=0.0091P(s)=0.882、设一被控对象，用增量式PID控制算法编写仿真程序（输入分别为单位阶跃、正弦信号，采样时间为1ms，控制器输出限幅:[-5,5]，仿真曲线包括系统输入、输出及误差曲线。（采用M语言编程，参数自己整定）clearall;closeall;t

4、s=0.001;sys=tf(50,[0.125,7,1]);dsys=c2d(sys,ts,'z');[num,den]=tfdata(dsys,'v');u_1=0.0;u_2=0.0;y_1=0.0;y_2=0.0;x=[0,0,0]';error_1=0;error_2=0;fork=1:1:2000time(k)=k*ts;S=2;%s=1?¡À???????¡Á??????s=2?¡À??????ifS==1kp=8;ki=0.03;kd=3.2;rin(k)=1;%StepSignalelseifS==2kp=46;ki=

5、0.06;kd=420;rin(k)=0.5*sin(2*pi*k*ts);%SineSignalenddu(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3);u(k)=du(k)+u_1;%PIDController%Restrictingtheoutputofcontrollerifu(k)>=5u(k)=5;endifu(k)<=-5u(k)=-5;end%Linearmodelyout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(2)*u_1+num(3)*u_2;error(k)=rin(k)-yout(k

6、);%Returnofparametersu_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k);y_2=y_1;y_1=yout(k);x(1)=error(k)-error_1;%CalculatingPx(2)=(error(k)-2*error_1+error_2);%CalculatingDx(3)=error(k);error_2=error_1;%CalculatingIerror_1=error(k);endfigure(1);plot(time,rin,'b',time,yout,'r');xlabel('time(s)')

7、,ylabel('rin,yout');figure(2);plot(time,error,'r')xlabel('time(s)');ylabel('error');解：程序见M文档。当时输入为单位阶跃S=1;当时输入为正弦信号S=2;