雙容水箱液位串級(jí)控制項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案(編輯修改稿)
2025-06-05 23:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 式中，為比例系數(shù)，為積分常數(shù)，為微分時(shí)間常數(shù)，為積分系數(shù)，為微分系數(shù)。 PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用(1)比例控制（P）：比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。其控制的輸出與偏差信號(hào)成比例關(guān)系，能較快克服擾動(dòng)，使系統(tǒng)穩(wěn)定下來(lái)。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。(2)積分控制（I）：在積分控制中，控制器的輸出與偏差信號(hào)的積分成正比關(guān)系。對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱此控制系統(tǒng)是有差系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中步序引入“積分項(xiàng)”。積分項(xiàng)對(duì)誤差的累積取決于時(shí)間的積分。隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)越大。這樣，即使誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，直到等于零。但是過(guò)大的積分速度會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，出現(xiàn)發(fā)散的振蕩過(guò)程。比例+積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。(3)微分控制（D）：在微分控制中，控制器的輸出與偏差信號(hào)的微分（即偏差的變化率）成正比關(guān)系。自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。其原因是由于存在有較大慣性環(huán)節(jié)或有滯后環(huán)節(jié)，具有抑制誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。所以在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例+微分的控制器，就能提前抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免被控量嚴(yán)重超調(diào)。只有三者協(xié)調(diào)作用，才能達(dá)到滿意的控制效果。因此，參數(shù)整定至關(guān)重要。4 系統(tǒng)仿真通過(guò)MATLAB中的SIMULINK工具箱可以動(dòng)態(tài)的模擬系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，以控制框圖代替了程序的編寫，只需要選擇合適仿真設(shè)備，添加傳遞函數(shù)，設(shè)置仿真參數(shù)。下面根據(jù)前文的水箱模型傳遞函數(shù)對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，以模擬實(shí)際中的階躍響應(yīng)曲線，考察串級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案是否合理。根據(jù)未校正系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)可以畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。我們也用MATLAB中的工具SIMULINK畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，同時(shí)仿真得到響應(yīng)的階躍響應(yīng)曲線。未校正系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖6所示。圖5未校正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖6未校正系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線從圖 6未加校正雙容水箱水位控制系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線可以看出系統(tǒng)不穩(wěn)定。 繪制Bode、Nyquist圖編寫程序：n1=。d1=[108 1]。g1=tf(n1,d1,39。inputdelay39。,5)。%上水箱開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)g01=feedback(g1,1)。%上水箱閉環(huán)傳遞函數(shù)n2=。d2=[100 1]。g2=tf(n2,d2,39。inputdelay39。,10)。%下水箱傳遞函數(shù)gc=g01*g2%串級(jí)控
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