过程计算机实验 17页

过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号实验一MATLAB与SIMULINK熟悉实验一．实验内容(以下用Matlab7.1)1..m文件的建立与编程。单击FileàNewàM-File，这样就建立好一个空的.m文件，文件如下图：在文本框内输入程序代码，再单击DubugàRun或者在MATLAB命令窗口中调用定义的函数，即可。例如定义函数如下：functiony=y(x);y=x^2+2*x+1;保存后在窗口中输入命令>>y(2)，将得到结果为>>9。实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号2.SIMULINK建模练习直接单击simulink图标或者单击WindowàSimulinkLibraryBrowser，即可进入Simulink库，单击该窗口的FileàNewàModel，即可进入模拟编辑框。在Simulink库中找到需要的元件，并正确地连接，可以单击SimulationàConfigurati-onParamers进行起始、终止时间等的修改，单击一个三角形按钮或者单击Sim-ulationàStart进行模拟。如下图所示为一个系统的模型：二．思考题解答1．MATLAB中的HELP有什么作用？答：HELP为用户提供了详尽完善的帮助系统，用户可以通过Help来查找或学习一些函数的调用方式、工具的用法及Matlab的各项功能。2．MATLAB的特点是什么？实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号答：MATLAB既是一种直观、高效的计算机语言,同时又是一个科学计算平台。它为数据分析和数据可视化、算法和应用程序开发提供了最核心的数学和高级图形工具。根据它提供的500多个数学和工程函数，工程技术人员和科学工作者可以在它的集成环境中交互或编程以完成各自的计算。其中Simulink是用来对真实世界的动力学系统建模、模拟和分析的软件。Simulink提供了基于MATLAB核心的数值、图形、编程功能的一个块状图界面，通过块与块的联线和属性设置，用户很容易构建出符合特定要求的模型，并对模型进行分析和模拟。实验二对象模型动态特性仿真与建模一．实验内容给定某一液位过程系统的模型为(1)利用Simulink建立流程方框图如下并把输入、输出改成array格式，运用Mmatlab语句可以对t、y矩阵进行操作。1.试分别观察记录式(1)系统在单位阶跃信号、单位正弦信号作用下的响应。输入改成脉冲信号发生模拟器，在命令框中输入：plot(t,y)实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号得到脉冲响应图像如下：输入改成正弦信号发生模拟器，在命令框中输入：plot(t,y)得到正弦响应曲线：实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号2．给式(1)系统施加幅值为1宽度为2S的脉冲信号,观察记录系统的响应曲线。输入改成信号编辑模拟器，并构建幅值为1宽度为2S的脉冲信号作为输入，输入plot(t,y)命令得到幅值为1宽度为2S的脉冲信号响应曲线：3．利用上一步的相应曲线求式(1)系统的一阶模型建立mf.m文件编程计算模型参数：function[mx,T,t0]=y(x);mx=max(x);a1=0.33*mx;a2=0.39*mx;a3=0.632*mx;a4=0.7*mx;fori=1:201;实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号n1(i,1)=abs(x(i,1)-a1);n2(i,1)=abs(x(i,1)-a2);n3(i,1)=abs(x(i,1)-a3);n4(i,1)=abs(x(i,1)-a4);endm1=min(n1);m2=min(n2);m3=min(n3);m4=min(n4);fori=1:201;ifn1(i,1)==m1;t1=i;endifn2(i,1)==m2;t2=i;endifn3(i,1)==m3;t3=i;endifn4(i,1)==m4;t4=i;end实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号endT1=2*(t3-t2);t10=2*t2-t3;T2=(t4-t1)/0.8;t20=(3*t1-t4)/2;T=(T1+T2)/2;t0=(t10+t20)/2;在命令窗口输入以下命令：[K,T,t0]=mf(y1)结果为K=5.7754T=30t0=12故一阶模型为：4．给上一步求出的一阶模型施加单位阶跃信号，观察记录响应曲线。建立一阶时延模型如下：脉冲响应实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号对比图线实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号实验三单回路控制系统的设计及参数整定仿真一、实验目的掌握过程计算机控制系统的单回路控制设计方法。二、实验要求建立单回路过程控制系统的仿真模型，整定PID参数，单回路系统干扰控制仿真。三、实验内容给定某一液位过程系统的模型为(1)1．写出实验二中建立的式(1)系统的数学模型。2．根据第一步的数学模型建立单回路控制系统仿真模型。3．分别用工程整定法、临界比例度法和衰减曲线法整定式(1)系统单回路控制PID参数。工程整定法实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号如图，把各比例度另为a、b、c。整定时，先令c=0，然后，a=1.2倍的上述衰减振荡的比例度值即是0.5820，再映入积分器，按如下命令得到4：1衰减振荡过度曲线：fori=1:100;b=b-0.0001;sim('gczd.mdl');yy(y,b);end结果为：T=4.540000e+001k=1.100000e-003cha=3.287167e-003>>即此时b=0.0011，则.再引入微分器，比例器调回a=0.485临界比例度法实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号编程如下：functionD=yx(x,a);k=0;T=0;m=0;D=0;t0=[00];fori=2:1000;ifx(i)>x(i-1)&&x(i)>x(i+1);ifk==2;breakendk=k+1;t0(k)=i;endendm=abs(x(t0(1))-x(t0(2)));ifm<1e-3;D=1;T=(t0(2)-t0(1))/10;fprintf('T=%dk=%dcha=%d',T,a,m);end为比例度赋初值，循环调用仿真和上述检测模块，直到有输出为止：定义变量a表示比例度（这里给a赋初值为0.7），调用方式如下：fori=1:100;实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号sim('sjzdd.mdl');a=a+0.001;yx(y,a);end输出结果为：T=4.230000e+001k=7.930000e-001cha=3.691071e-004得到比例度为：0.793，振荡周期为：42.3，得到曲线如下：衰减曲线法Matlab编程如下：functionT=yy(x,a);k=0;T=0;m=0;q=x(10000);t0=[00];fori=2:1001;实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号ifx(i,1)>x(i-1,1)&&x(i,1)>x(i+1,1);ifk==2;breakendk=k+1;t0(k)=i;endendm=abs(abs((x(t0(1))-q)/(x(t0(2))-q))-4);ifm<1e-2;T=(t0(2)-t0(1))/10;fprintf('T=%dk=%dcha=%d',T,a,m);end为比例度赋初值，循环调用仿真和上述检测模块，直到有输出为止：定义变量a表示比例度（这里给a赋初值为0.7），调用方式如下：fori=1:100;sim('sjzdd.mdl');a=a+0.001;yy(y,a);end输出结果为：T=4.720000e+001k=4.850000e-001cha=8.348636e-003>>实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号故此时比例度0.485，47.24．观察记录式(1)系统在上一步整定参数控制下的单位阶跃闭环控制曲线。临界比例度衰减曲线法实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号5．在上一步的基础上，当给定信号中叠加幅值为0.2宽度为2S的干扰时，观察记录式(1)系统闭环控制仿真曲线。6．给式(1)系统对象施加幅值为0.2的正弦信号干扰，记录观察单位阶跃响应闭环控制仿真曲线。实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号四、思考题1．在液位控制仿真过程中遇到了哪些问题，你是如何解决的？在Matlab的模拟运行中，有些语法有些生疏，只好调用help命令，有些情况调用help也不清楚，就查阅以前的资料，对于simulink工具箱，里面元件的分布不太熟悉，先用search命令解决，在绘图时，由于仿真的采点不够密集，所以导致曲线不够圆滑，甚至折线的情况，导致误差很大，后来改变模拟步长才达到满意的效果，这次实验，学到很多东西，遇事不慌，利用Matlab的强大功能，结合运用所学知识，才能学以致用。实验报告\n过程计算机控制系统实验0704240217胡楷158号过程计算机控制系统——实验报告姓名：胡楷班级：07042402学号：0704240217实验报告