【正文】 I 控制時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線 根據(jù)表可知 PID 控制整定時(shí)，比例放大系數(shù) Kp=，積分時(shí)間常數(shù) Ti=，微分時(shí)間常數(shù)為 ，曲線如圖 所示 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 24 圖 系統(tǒng) PID 控制時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線 分析 由圖 、圖 、和圖 對(duì)比看出， P 控制和 PI 控制的階躍響應(yīng)上升速度基本相同，由于這兩種控制的比例系數(shù) 不同，因此系統(tǒng)穩(wěn)定的輸出值不同。 PI 控制的超調(diào)亮比 P 控制的要小， PID 控制比 P 控制和 PI 控制的響應(yīng)速度快，但是超調(diào)量要大些。 串級(jí)控制系統(tǒng)仿真 對(duì)象為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 01 1() 30 1Gs s? ? () 02 32 1() 1 0 2 1 1 2 1Gs s s s? ? ? ? () 1003() sG s e?? () 參數(shù)選?。? PID C1： P=3 PID C2： P=18 simulink 模型 （ 1）一次擾動(dòng)，延遲位于主回路 系統(tǒng) simulink 模型為： 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 25 圖 傳輸延遲位于主回路的 Simulink 仿真框圖 當(dāng) Kc1=3， Tic1=30， Kc2=10 時(shí)，系統(tǒng)階躍響應(yīng)如圖 所示 圖 一次擾動(dòng)延遲位于主回路系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線圖 （ 2）二次擾動(dòng)，延遲位于主回路系統(tǒng) simulink 模型為： 圖 二次擾動(dòng)延遲位于主回路 simulink 模型 當(dāng) Kc1=3， Tc1=30， Kc2=10 時(shí)，加上二次階躍擾動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)的輸出曲線如圖 所示。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 26 圖 系統(tǒng)二次階躍擾動(dòng)二次擾動(dòng)延遲位于主回路響應(yīng)曲線圖 （ 3）一次擾動(dòng)，延遲位于副回路系統(tǒng) simulink 模型為： 圖 二次擾動(dòng)傳輸延遲位于副回路中的 Simulink 仿真框圖 （ 4）二次擾動(dòng)，延遲位于副回路 當(dāng) Kc1=3， Tc1=0， Kc2= 時(shí)，系統(tǒng)階躍響應(yīng)如圖 所示 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 27 圖 一次擾動(dòng)傳輸延遲位于副回路中的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線圖 當(dāng) Kc1=3， Tc1=0， Kc2= 時(shí)，加上二次階躍擾動(dòng)，此時(shí)系統(tǒng)的輸出曲線如圖 所示 圖 系統(tǒng)二次擾動(dòng)傳輸延遲位于副回路中階躍響應(yīng)曲線圖 分析 對(duì)比延遲位于主回路中時(shí)系統(tǒng)對(duì)二次擾動(dòng)的響應(yīng)曲線圖，以及延遲位于副回路中時(shí)系統(tǒng)對(duì)二次擾動(dòng)的響應(yīng)曲線圖，可以明顯地看出，延遲位于主回路時(shí)，通過串級(jí)控制可以很好地消除其影響。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 28 前饋反饋控制系統(tǒng)仿真 對(duì)象為： 干擾通道傳遞函數(shù)為： d1 5s+1( ) 81Gs s? ? ? ?、 102 5() 81 sdG s es ?? ?錯(cuò)誤 !未找到引用源。 () 系統(tǒng)被控部分傳遞函數(shù)： 1001 2() 51 sG s es ?? ? 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 () 給定部分傳遞函數(shù)為： 1002 3() 10 1 sG s es ?? ? () 參數(shù)選?。? PID： P=， I= 控制通道 1： Tran fun模塊： Disturb 模塊： Forth 模塊： 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 29 圖 各模塊封裝圖 simulink 模型 圖 前饋反饋控制系統(tǒng) simulink模型 當(dāng) Kd=， Td1=5， Td2=8。若系統(tǒng)采用 PID控制，則系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 30 圖 系統(tǒng)前饋 反饋復(fù)合控制 Simulink仿真結(jié)果 最上方曲線為系統(tǒng)輸出波形，中間曲線為干擾波形，下方曲線為規(guī)范隨機(jī)干擾波形。 分析 前饋 反饋復(fù)合控制系統(tǒng)利用 前饋抑制對(duì)系統(tǒng)影響較大的干擾，利用反饋控制抑制其他干擾及前饋所留下的部分干擾。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 31 結(jié)論 通過將單回路、串級(jí)、前饋 反饋應(yīng)用于回路中，通過使用 matlab 軟件的 simulink 進(jìn)行仿真，通過對(duì)仿真曲線的分析，驗(yàn)證了各控制方案的優(yōu)缺點(diǎn)如下： 單回路控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單而有效，適合用于被控對(duì)象滯后時(shí)間較小，負(fù)載和干擾不大，控制質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合。 串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是： (1)串級(jí)控制的副回路具有快速控制作用，它能有效地克服進(jìn)入?；芈返臄_動(dòng)的影響。 (2)串級(jí)控制具有一定的 “魯棒性 ”，也即增強(qiáng)了能自動(dòng)地克 服副回路對(duì)象增益或調(diào)節(jié)閥特性的非線性對(duì)控制性能的影響。 (3)改善了對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，提高了系統(tǒng)的工作頻率。在相同的衰減比下，主調(diào)節(jié)器的增益可顯著加； 串級(jí)適用于有干擾且干擾不可測(cè)或者無法獲得干擾與被控變量之間的模型時(shí)。 前饋 反饋控制系統(tǒng)的特點(diǎn)是： (1)減小了干擾的影響，提高了響應(yīng)速度，大大提高了系統(tǒng)的性能。 (2)實(shí)現(xiàn)換熱器溫度的自動(dòng)控制，具有較高的智能水平。 (3)控制精度高、魯棒性好、適應(yīng)能力強(qiáng)，控制效果明顯，對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等都有明顯的收效。 前饋 反饋適用 于干擾較大且可測(cè)不可控的情況。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 32 致謝 通過這三個(gè)月來的忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已接近尾聲，作為一個(gè)大專生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的支持，讓我按時(shí)完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在畢業(yè)論文設(shè)計(jì)過程中，我遇到了許許多多的困難。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師王宏宇老師給我悉心的幫助和對(duì)我耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，我的畢業(yè)論文較為復(fù)雜煩瑣，但是王老師仍然細(xì)心地糾正圖中的錯(cuò)誤。她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué) 習(xí)和工作，我才得以解決畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的種種問題。 在這次課程設(shè)計(jì)中我覺得最重要的就是要有自學(xué)能力，因?yàn)檫@次課程設(shè)計(jì)中有部分知識(shí)我們之前還沒有接觸過，所以自己必須學(xué)會(huì)查找相關(guān)資料來閱讀了解，另外就是在遇到實(shí)際問題的時(shí)候，要認(rèn)真思考，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，一步一步的去探索，是完全可以解決遇到的一般問題的。而這次設(shè)計(jì)過程中，我一開始走了很多彎路，這也是自己的知識(shí)不夠扎實(shí)的原因。不過經(jīng)自己的幾天努力，最后還是做出來。 經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì)，讓我深深的感受到理論聯(lián)系實(shí)踐的重要性，平時(shí)在學(xué)習(xí)中不能夠透徹理解的知識(shí)，通過動(dòng)手， 會(huì)有很好的認(rèn)知。本次課程設(shè)計(jì)雖然不長(zhǎng)，但是它給我們帶來很多收獲。它使我們意識(shí)到自己的操作能力的不足，在理論上還存在很多缺陷。所以在以后的學(xué)習(xí)生活中，我會(huì)更加努力地加強(qiáng)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)，在努力學(xué)好專業(yè)知識(shí)的同時(shí)努力加強(qiáng)自己的專業(yè)技能方面的能力，使自己的知識(shí)在實(shí)踐中不斷增長(zhǎng)，在實(shí)踐中鍛煉自己，培養(yǎng)自己各個(gè)方面的能力，不斷提高自己。 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 33 參考文獻(xiàn) [1] 胡壽松 .自動(dòng)控制原理 [M].北京：科學(xué)出版社， [2] 黃德先，王京春，金以慧 .過程控制系統(tǒng) .第一版 .北京 :清華大學(xué)出版社 , [3] 周澤魁 .控制儀表與計(jì)算機(jī)控制裝置 .第一版 .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , [4] 張宏建 .自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與裝置 .北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 , [5] 李鐵蒼 .熱力過程自動(dòng)化 .北京： 中國(guó)電力出版社 ， [6] 張井崗 .過程控制與自動(dòng)化儀表 .北京： 北京大學(xué)出版社 ， [7]王樹青，于玲 .過程控制 .北京： 化學(xué)工業(yè)出版社 ， 遼寧石油化工大學(xué)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 34 任務(wù)： 摘要 前言 目錄 換熱器 MATLAB 致謝 參考文獻(xiàn) 仿真設(shè)計(jì) 圖 系統(tǒng)等幅震蕩曲線 圖 系統(tǒng) P 控制時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線 圖 系統(tǒng) PI 控制時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線 圖 系統(tǒng) PID 控制時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線 圖 一次擾動(dòng)延遲位于主回路系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線圖 圖 系統(tǒng)二次階躍擾動(dòng)二次擾動(dòng)延遲位于主回路響應(yīng)曲線圖 圖 一次擾動(dòng)傳輸延遲位于副回路中的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線圖 圖 系統(tǒng)二次擾動(dòng)傳輸延遲位于副回路中階躍響應(yīng)曲線圖 圖 系統(tǒng)前饋 反饋復(fù)合控制 Simulink 仿真結(jié)果