串级控制系统

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1、串级控制系统过程控制实验报告实验名称：串级控制班级：姓名：学号：实验二串级控制系统一、实验目的1） 经过本实验，了解串级控制系统的基本结构以及主、副回路的性能特点。2） 掌握串级控制系统的设计思想和主、副回路控制器的参数整定方法。二、实验原理串级控制系统由两个或两个以上的控制器、相应数量的检测 变送器和一个执行器组成。控制器相串联，副控制器的输入由主 控制器的输出设定。主回路是恒值控制系统，对主控制器的输出 而言，副回路是随动系统，对二次扰动而言，副回路是恒值控制 系统。串级控制的主要优点可概括如下 ：1）由于副回路的存在，改进了对象的部分特性，使系统的工 作频率提高，加快了调节过程。2）由于

2、副回路的存在，串级控制系统对二次扰动具有较强的 克服能力。3）串级控制系统提高了克服一次扰动的能力和回路参数变化 的自适应能力。串级控制系统副回路的设计原则：1）副回路应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁和幅度大的扰动。在可能的情况下力求包含尽可能多的扰动。2）当对象具有较大纯滞后时，在设计时应使副回路尽量少包括 或不包括纯滞后。3）当对象具有非线性环节时，在设计时应使非线性环节于副 环之中。4）副回路设计时应考虑主、副对象时间常数的匹配，以防共 振。5）所设计的副回路需考虑到方案的经济性和工艺的合理性。串级控制系统常见的控制器参数整定方法有逐步逼近法、两 步法、一步法等。?逐步逼近法1

3、）在主回路断开的情况下，求取副控制器的整定参数；2）将副控制器的参数设置在所求的数值上，使串级控制系 统主回路闭合，以求取主调节器的整定参数值；3）将主调节器参数设置在所求值上，再次整定副控制器的 参数值。2）继续。4）如控制品质未达到指标，返回三、实验内容某系统的主、副对象传递函数分别为：一 ，、1 一 ，、1)2(10 s1)( sG p i （ s ） ） G p 2 （ s ）30 s 1主回路有一个10s的传输延迟，传递函数为10 sG d ( s) e 。图1串级控制系统结构图r rarurtr F an(1)画出单回路控制系统以及相同控制对象下的的Simulink仿真 系统图。图2单回路控制器仿真系统图单回路控制器纯比列整定后得到的曲线图：