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1、串级控制系统仿真、实验目的（1）掌握动态模型的创建方法.。（2）掌握串级控制系统整定方法。（3）了解控制系统的特点。（4）了解串联控制系统的特点。二、串级控制系统原理.串级控制系统：就是由两个调节器串联在一起，控制一个执行阀，实现定值控制的控制系统。串级控制系统的通用方框图：串级控制系统特点：（0改善了被控过程的动态特性。（2）提高了系统的工作频率。（3）具有较强的抗扰动能力。（4）具有一定的自适应能力。.两步整定法（1）工况稳定时，闭合主回路，主、畐碉节器都在纯比例作用的条件下，主调节器的比例度置于100%,用单回路控制系统的衰减曲线法整定，求取副调节器的比例度:s和操作周期Ts。（2）将副
2、调节器的比例度置于所求得的数值上，把副回路作为 主回路中的一个环节，用同样方法整定主回路，求取主调节器的 比例度和操作周期。三、实验步骤（1）启动计算机，运行MATLAB应用程序。（2）在 MATLAB命令窗口输入 Smulink启动 Simulink。（3）在Simuli nk库浏览窗口中，单击工具栏中的新建窗口快捷按 钮或在Simulink库窗口中选择菜单命令File New Modeel,打开一个标 题为“Un titled ”的空白模型编辑窗口。（4） 设被控对象的传递函数为：J ，要求被调量（1+10s）2 （1+209始终维持在设定值。设计一个串级控制系统，并且要求控制系统的衰减率
3、为75%，静态误差为零。用MATLAB创建仿真模型。（5）按两步整定法整定调节器参数。（6）按步骤（5）的结果设置调节器参数，启动仿真，通过示波 器模块观测并记录系统输出的变化曲线。（7）施加内扰，观测系统运行情况。衰减曲线法整定参数计算表:控制规律调节器参数dTiTdP2b sPI126 s0.5TsPID08 s03Ts01Ts四、系统曲线及其整定参数1、内回路系统的整定利用MATLAB软件进行整定，置内回路调节器积分时间Ti为零, 微分时间Td为零，比例带.为较大值，并将系统投入运行。改变调 节器Kp的数值，直到系统出现4： 1的衰减震荡过程。此时调节器 的参数为 Kp =10，Ki =
4、0，Kd =0实验原理图：整定的系统曲线如下:2、外回路系统的整定利用MATLAB软件进行整定，内回路调节器不变，置外回路调节 器积分时间Ti为零，微分时间Td为零，比例带.为较大值，并将系统 投入运行。改变调节器Kp的数值，直到系统出现4： 1的衰减震荡 过程。如图：此时的比例带 0.8、.s =1.8, Ts = 153，氏=2.25则计算出的 pid参数为：Kp =1.8， Ki =0.039， Kd = 27.54。对上述计算参数进行调整，直到曲线更好的出现4： 1的衰减震荡过实验原理图:LDEh* T整定曲线如下:六、实验结果分析（1）串级控制系统由于副回路的存在，提高了系统的工作频率， 减小了振荡周期，在衰减系数相同的情况下，缩短了调节时间，提 高了系统的快速性。（2）将计算的参数设置为PID参数，得到的曲线整体形状已经 达到了预期要求，但超调量和衰减率还没有达到要求，故需要进一 步细调。（3）对上述系统经行细调，首先调节积分环节和比例环节，使 系统的衰减率近似达到 75%，同时也使系统超调量减小了，然后稍 微增加系统的稳定性。 PID 系统具有更好的稳定特性，系统对外界干 扰响应时间短，系统干扰能力越强。
