控制系统仿真实验三报告

实验三采样系统的仿真一实验目的1．掌握理解数字控制系统的仿真技术。2．掌握理解增量式PID数字控制器的实现方法。二实验内容1根据上面的各式，编写仿真程序。取KP=1.89，Ti=30s,Td=7.5s，T=10s，H2set_percent=80，tend=700,进行仿真实验，绘制仿真曲线。clcclearallA=2;ku=0.1/0.5;H10=1.5;H20=1.4;alpha12=0.25/sqrt(H10);alpha2=0.25/sqrt(H20);R12=2*sqrt(H10)/alpha12;R2=2*sqrt(H20)/alpha2;H1SpanLo=0;H2SpanLo=0;H1SpanHi=2.52;H2SpanHi=2.52;Kp=1.89;Ti=30;Td=10;ad=1/(A*R12);a1=1/(A*R12);a2=1/(A*R2);Kc=Kp/Ti;bc=Ti;Kd=1/A;K1=ku/A;K2=1/(A*R12);beta1=1/(a1*a2);beta3=beta1*a1/(a2-a1);beta2=-beta1-beta3;u(1)=0;u(2)=0;u(3)=0;y(1)=0;y(2)=0;y(3)=0;nCounter=70;T=10;k=2;deltuU=0;e(1)=0;e(2)=0;e(3)=0;uc(1)=0;H20_percent=(H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100;H2set_percent=80;tend=nCounter*T;fort=2*T:T:tendk=k+1;e(3)=(H2set_percent-(y(k-1)+H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100)/100;deltaU=Kp*(e(3)-e(2))+Kp*T/Ti*e(3)+Kp*Td/T*[e(3)-2*e(2)+e(1)];e(1)=e(2);e(2)=e(3);u(k)=u(k-1)+deltaU;y(k)=(exp(-a1*T)+exp(-a2*T))*y(k-1)-exp(-(a1+a2)*T)*y(k-2)+K1*K2*(beta1+beta2+beta3)*u(k)-...K1*K2*(beta1*(exp(-a1*T)+exp(-a2*T))+beta2*(1+exp(-a2*T))...+beta3*(1+exp(-a1*T)))*u(k-1)+K1*K2*(beta1*exp(-(a1+a2)*T)+beta2*exp(-a2*T)+...beta3*exp(-a1*T))*u(k-2);y(k-2)=y(k-1);y(k-1)=y(k);u(k-2)=u(k-1);u(k-1)=u(k);endy=(y+H20-H2SpanLo)/(H2SpanHi-H2SpanLo)*100;y2sp=H2set_percent*ones(size(y'));u=(u+0.5)*100;Hlevel(:,1)=y;Hlevel(:,2)=y;y1=y;y2=y;textPositionH1=max(Hlevel(:,1));textPositionH2=max(Hlevel(:,2));H2Steady=Hlevel(size(Hlevel(:,1),1),1)*ones(size(y1'));xmax=max(0:T:tend);xmin=0;ymax=90;ymin=50;scrsz=get(0,'ScreenSize');gca=figure('Position',[510scrsz(3)-10scrsz(4)-90])%gca=figure('Position',[510scrsz(3)/2scrsz(4)/1.5])set(gca,'Color','w');plot(0:T:tend,Hlevel(:,1),'b','LineWidth',2)holdonplot(0:T:tend,y2sp,'k','LineWidth',2)line([tend/2tend/2+27],[(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/6(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/6],'Color','b','LineWidth',6)text(tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/6,'第二个水箱的液位H2','FontSize',16)line([tend/2tend/2+27],[(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/4.2(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/4.2],'Color','k','LineWidth',6)text(tend/2+27,(ymax-ymin)/2+ymin-(ymax-ymin)/4.2,'第二个水箱的液位给定值','FontSize',16)axis([xminxmaxyminymax]);text(tend/5,ymax+1.5,'实验三PID数字控制器控制效果','FontSize',22)grid结果：0100200300400500600700505560657075808590第2个水箱的液位H2第2个水箱的液位给定值实验三PID数字控制器控制效果三实验内容2（1）针对实验二的第一部分内容，利用Simulink建立该系统，取KP=1.78，Ti=85s,ΔH2s=0，ΔQd=0.05，进行仿真实验，观察响应曲线。（2）针对实验二的第二部分内容，利用Simulink建立该系统，取KP=1.78，Ti=85s,T=10s，ΔH2s=H2set_percent=80，ΔQd=0，tend=700，进行仿真实验，观察响应曲线。01002003004005006007005052545658606264四实验报告实验完成后，要写出实验报告，内容包括：1．实验步骤及说明；2．实验所用的仿真程序清单，以及程序结构的简单说明；3.画出三中的SUIMULINK图。五思考题讨论增量式PID算法优点增量式算法优点：①算式中不需要累加。控制增量Δu(k)的确定仅与最近3次的采样值有关，容易通过加权处理获得比较好的控制效果；②计算机每次只输出控制增量，即对应执行机构位置的变化量，故机器发生故障时影响范围小、不会严重影响生产过程；③手动—自动切换时冲击小。当控制从手动向自动切换时，可以作到无扰动切换。0100200300400500600700406080100120140160180