过程控制前馈控制器参数整定

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1、过程控制课程设计报告姓名： 马蕊香 班级: 1002103 学号： 100210313 同组人： 刘洋洋 指导教室： 谢玮 前馈控制器参数的工程整定一实验任务设已知前馈控制器的模型 , 讨论控制器参数 以及12s+ffTGsKfK和 的工程整定方法。1T2二实验原理1.静态前馈系数 整定有三种方法：fK（1）控制系统在无前馈时，设系统输入 （对应控制量为 ），扰动为 作0x0U0m用下系统的输出为 ；0y改变扰动为 ，改变输入为 （对应控制量为 ），维持系统的输出不变仍为1m1x1。则可以求的静态放大系数为：0y 01fUKm（2 ）当系统无前馈时，摄系统在输入 ，扰动 作用下，系统输出为 ，

2、然后接入0x0 0y前馈回路，调节前馈控制器的静态系数 使得系统稳定时输出回复 ,此时的 值f fK即为所求的前馈控制器的静态系数。（3 ）利用系统辨识的方法，分别得到控制通道的传递函数 和扰动通道的12()GsS传递函数 则所求的前馈控制器的静态系数为：2()fGsS201()limffsSK2.时间常数 和 的整定方法。1T2在已经确定好参数 的基础上，调节前馈控制器 中 和f 12s+ffTGsK1的值，直到加入干扰时系统的阶跃响应曲线等于或者接近于无干扰时的阶跃响应曲2线。从而确定 和 的值。1T2二实验步骤假设控制系统的框图如图所示：T1.s+1T2.s+1Transfer Fcn3

3、58s+1Transfer Fcn2310s+1Transfer Fcn125s+1Transfer FcnsimoutTo WorkspaceStepPID(s)PID ControllerKGain1Constant1.静态前馈系数 整定。fK选择方法（2），当系统无前馈时，摄系统在输入 ，扰动 作用下，系统输出0x0m为 ，然后接入前馈回路，调节前馈控制器的静态系数 使得系统稳定时输出回0y fK复 ,此时的 值即为所求的前馈控制器的静态系数。f（1 ） 令 ， ，输入 ，干扰为 ，此时控制系统框=fK120,T05u0图为：11Transfer Fcn358s+1Transfer Fc

4、n2310s+1Transfer Fcn125s+1Transfer FcnsimoutTo WorkspaceScope0Gain0Constant15Constant得系统的响应曲线为0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500102030405060（2 ） 加入阶跃扰动后：系统框图为：11Transfer Fcn358s+1Transfer Fcn2310s+1Transfer Fcn125s+1Transfer FcnsimoutTo WorkspaceStepScope-K-Gain5Constantk 取不同的值： -0.1(红色),-1（黄色）,0（蓝色），-

5、2.5（绿色）,-3（黑色）0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500102030405060可以看出当 k=-2.5 时，系统稳定时输出与无干扰输出是一致的，都为 30，即前馈将干扰对系统的影响基本消除。所以整定好的静态前馈系数为： =-2.5fK2.动态前馈控制器时间常数的整定。在已经确定好参数 的基础上，调节前馈控制器 中 和fK12s+ffTGs1的值，直到加入干扰时系统的阶跃响应曲线等于或者接近于无干扰时的阶跃响应曲2T线。从而确定 和 的值。12T加入单位阶跃干扰后，令 ；=-2.5f8s+18s+1Transfer Fcn358s+1Transfer Fcn2

6、310s+1Transfer Fcn125s+1Transfer FcnsimoutTo WorkspaceStepScope-K-Gain1Constant分别调节 T1，T2，为下列值：（括号中为响应曲线的颜色。）（蓝色）； （绿色）； （红色）；120,T128,T125,8T（黄色）则系统的响应曲线为：8（注：图中黑色曲线为无干扰时的响应曲线。）0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50-15-10-5051015可以看到当（1 ） 时，动态过程中偏差很大20,1T（2 ） 时，动态过程偏差还是很大8由（1 ）（ 2）得应该使得 T1T2;(3) 时，响应曲线在干扰曲

7、线上方，但是动态偏差还是很大；,T（4 ）调节使得 时，有干扰的前馈控制系统的响应曲线与无干125,8T扰时系统的响应曲线动态过程偏差很小，做到了近似补偿。三实验结论与体会经过整定可以选择前馈控制系统的参数为： ，=-2.5fK12,8T本实验只是对于一个例子来进行的，但是这种整定的方法也可以用于其他任何的系统中。只需要画出系统的框图，用同样的方法，仿真比较实验曲线即可。经过为期一周的课程设计，我学会了使用 MATLAB 来整定前馈控制器的参数，更加了解了前馈控制器各个参数对整个控制系统的影响。这个整定过程书上并没有写出，我是通过查资料及自己思考的方法总结使用的，在使用过程中熟悉了 MATLAB 的使用方法，以及如何调节参数呈现不同的响应曲线来达到自己的设计目标。收获很大。相信经过这次课程设计，自己以后遇上前馈控制器的设计及整定会更加熟练。