【正文】 閱當(dāng)前窗中的內(nèi)容 Esc 清除當(dāng)前行的全部內(nèi)容 水箱水位控制系統(tǒng)的設(shè)計 16 PageDown 后尋式翻閱當(dāng)前窗中的內(nèi)容 Ctrl+K 刪除至當(dāng)前 行尾 命令窗口菜單 （ Command Window） 簡介 菜單 New：用于新建 M編程文件、 Figure 圖形文件和 GUI 圖形界面操作文件，還可以根據(jù)自己需要來建立相應(yīng)的文件。 語句形式 》變量＝表達(dá)式 通過等號“ =”將表達(dá)式的值 賦予變量。 水箱水位控制系統(tǒng)的設(shè)計 14 4 仿真軟件介紹 MATLAB的啟動和退出 啟動 ： 1．雙擊桌面上 MATLAB 的快捷方式圖標(biāo) 即可 。若 N=0，即控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)不含積分環(huán)節(jié)，稱為 0型系統(tǒng)。能對控制器參數(shù)進(jìn)行自動整定的自適 應(yīng)控制系統(tǒng)成為自校正系統(tǒng)或自整定系統(tǒng)。即 為正。被控對象的測量值增加時，控制器的輸出值減小，則控制器為反作用控制器，并規(guī)定器穩(wěn)態(tài)放大系數(shù) 為正。由此可見，在控制工程中，了解被控制的對象是必須首先做好的一項工作。只有深入了解被控對象的動態(tài)特性，了解他的內(nèi)在規(guī)律，了解被控辯量在各種擾動下變化的情況，才能根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，為控制系統(tǒng)制定一個合理的動態(tài)性能指標(biāo)，為控制系統(tǒng)的設(shè)計提供一個標(biāo)準(zhǔn)。直流電動機(jī)可以在較寬的速度范圍和負(fù)載范圍內(nèi)得到連續(xù)和準(zhǔn)確地控制，因此在控制工程中應(yīng)用非常廣泛。描述這類對象的參數(shù)是時間常數(shù) T 和放大系數(shù) K。 本次課程設(shè)計一水箱水位系統(tǒng)為例，設(shè)計水箱水位系統(tǒng)的模擬控 制系統(tǒng)，對水箱水位控制系統(tǒng)進(jìn)行建模設(shè)計。 實驗法建模又可分為經(jīng)典辨識法和現(xiàn)代辨識法兩大類，它們大致可以按是否必須利用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理為分界限。然而，這并不意味著可以對內(nèi)部機(jī)理毫無所知。根據(jù)對模型的要求，合理的近似假定總是必不可少的。在這方面有時很難得到工藝人員的理解。 作為數(shù)學(xué)模型，首先是要求它準(zhǔn)確可靠，但這并不意味著越準(zhǔn)確越好。其典型結(jié)構(gòu)如下圖所示： 水箱水位控制系統(tǒng)的設(shè)計 2 給定值 被控參數(shù) 控制器 執(zhí)行器 被控對象 反 — 饋 值 監(jiān)測裝置 數(shù)學(xué)模型及其建立方法 數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式與對模型的要求 從最廣泛的意義上說，數(shù)學(xué)模型是事物行為規(guī)律的數(shù)學(xué)描述。今后我們所討論的系統(tǒng)主要以線性定常連續(xù)系統(tǒng)為主。隨著復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計和復(fù)雜控制規(guī)律的實現(xiàn)上很難滿足更高的要求。 非線性系統(tǒng)：系統(tǒng)中有一個元部件的輸入輸出特性為非線性的系統(tǒng)。 （ 1）制定優(yōu)化的操作方案 （ 2）制定控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真研究 （ 3）進(jìn)行控制系統(tǒng)調(diào)試和控制器參數(shù)的整定 （ 4）設(shè)計工業(yè)過程的故障檢測與診斷系統(tǒng) （ 5）制訂大型設(shè)備啟動和停車的操作方案 眾所熟知，被控對象的數(shù)學(xué)模型可以采取各種不同的表達(dá)形式，主要可以從一下幾個觀點加以劃分： （ 1） 按系統(tǒng)的連續(xù)性分為連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)模型和混雜系統(tǒng)模型。在線 運用的數(shù)學(xué)模型還有實時性的要求，它與準(zhǔn)確性要求往往是矛盾的。 用機(jī)理法建模就是根據(jù)生產(chǎn)過程中實際發(fā)生的變化機(jī)理，寫出各種有關(guān)的平衡方程如：物質(zhì)平衡方程，能量平衡方程，動量平衡方程，相平衡方程，反映物體運動、傳熱、傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)等基本規(guī)律的方程，物性參數(shù)方程和某些設(shè)備的特性方程等，從中獲得所需的數(shù)學(xué)模型。 用機(jī)理建模時，有時也會出現(xiàn)模型中有某些系數(shù)或參數(shù)難以確定的情況。為了有效的進(jìn)行這種動態(tài)特性測試，仍然有必要對過程內(nèi)部機(jī)理有明確的定性了解，例如究竟有那些主要因素在起作用，它們之間的因果關(guān)系如何等等。它所涉及的內(nèi)容很豐富，已經(jīng)形成一個專門的學(xué)科分支。液位自動控制系統(tǒng)由液位變送器（或差壓變送器）、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和液位自動控制器構(gòu)成。 T 稱為水箱的時間常數(shù)。設(shè) 為輸入的控制電壓 電樞電流 為電機(jī)產(chǎn)生的主動力矩 為電機(jī)軸的角速度 為電機(jī)的電感 為電樞導(dǎo)數(shù)的電阻 為電樞轉(zhuǎn)動中產(chǎn)生的反電勢 為電機(jī)和負(fù)載的轉(zhuǎn)動慣量 根據(jù)電路的克?；舴蚨ɡ? 整理后 式中： 稱為直流電動機(jī)的電氣時間常數(shù)； 稱為直流電動機(jī)的機(jī)電時間常數(shù)； , 為比例系數(shù)。性能指標(biāo)確定后，設(shè)計出合理的控制方案，也離不開對被控動態(tài)特性的了解。%≤30%時，系統(tǒng)控制器的傳遞函數(shù)為 )(sGc = ）（ ? 故系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：)(sG = 234 2 ???? ?? ssss ss 系統(tǒng)的特征方程為： 234 ????? ssss 勞斯表為： 4s 25 50 3s 75 0 2s 23 0 1s 18 0 0s 顯然，勞斯表第一列系數(shù)符號相同，故系統(tǒng)是穩(wěn)定的。介質(zhì)流量增加時，被控對象輸出減小，則被控對象為反作用，規(guī)定水箱水位控制系統(tǒng)的設(shè)計 10 其放大系數(shù) 為負(fù)。 水箱水位控制系統(tǒng)的設(shè)計 11 3 硬件電路 控制器傳遞函數(shù) )(sGc = ）（ ? ，由傳遞函數(shù)可知系統(tǒng)控制器是由比例環(huán)節(jié)、積分環(huán) 節(jié)、微分環(huán)節(jié)組成，用硬件實現(xiàn)控制器，經(jīng)過計算，控制器可由運算放大器、電阻、電容組成，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 由控制器的傳遞函數(shù)進(jìn)而確定電阻電容的確定值， CK =21RR , CR1 =,選擇1R 為 2千歐，則 2R 整定為 9千歐，電容值為 微法。例如假定被控對象 的模型為 : 對象識別環(huán)節(jié)就會根據(jù)測量的值對 K,T 和 進(jìn)行估計。現(xiàn)在，我們來討論不同類型的控制系統(tǒng)在典型輸入信號作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。 2．在指令窗口輸入 quit 或 exit 后回車即可。如果希望結(jié)果不被顯示，則只要在語句之后加上一個分號“；”即可。 Set Path：設(shè)置所編輯文件的工作路徑。 Command History：命令歷史窗口項，選擇該項，屏幕上顯示命令窗口。 clc：該命令用于命令窗口中的內(nèi)容，光標(biāo)將回到窗口的左上角。 addpath:該命令用于將一個新目錄名添加到的搜索路徑里，其調(diào)用格式為addpath(39。