单回路控制系统整定实验报告
一、实验目的
(1)掌握动向模型的创立方法 .。
（2）掌握单回路控制系统的理论整定方法和工程整定方法。 （3）认识调理器参数对控制质量的影响。 二、实验仪器
计算机一台 三、实验步骤
（1）启动计算机，运转 MATLAB 应用程序。
（2）在 MATLAB 命令窗口输入 Smulink,启动 Simulink 。 （3）在 Simulink 库阅读窗口中，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,翻开一个 标题为“Untitled”的空白模型编写窗口。
（4）用鼠标双击信号源模块库（ Source）图标，翻开信号源模块库， 将光标挪动到阶跃信号模块（ Step）的图标上，按住鼠标左键，将其 拖放到空白模型编写窗口中。 用鼠标双击附带模块库 （Simulink Extra） 图标，翻开 A 究竟提哦哪里 Liner 模块库，将光标移到 PID Controller 图标上，按住鼠标左键，将其拖放到空白模块编写窗口中。
（5）用相同的方法从连续系统模块库 (Continuous)、接受模块库 (Sinks) 和数算模块库 (Math
Operations)中把传达函数模块 (Transfer
Fcn)、示波器模块 (Scope)和加法器模块（ Sum）拖放到空白模型编写
窗口中。
（6）用鼠标单击一个模块的输出端口并用鼠标拖放到另一模块的输 入端口，达成模块间的连结，如图 1，图二。
图 1
图二
（7）结构图 1 所示的单回路反应系统的仿真模型。此中控制对象由 子系统创立，如图 2。
K （8）设调理器为比率调理器， 对象传达函数为： 0
（此中：K0 =1，
n
(1 T s)
0
T =10，n=4），用广义频次特征法按衰减率
0
0.75 计算调理器的参数；
依据计算结果设置 PID 调理其参数， 启动仿真， 经过示波器模块观察
并记录系统输出的变化曲线
（9）用响应曲线法整定调理器的参数。 1）求出对象的阶跃响应曲线
2）依据响应曲线求取对象的动向特征参数。
3）启动仿真，经过示波器模块观察并记录系统输出的变化曲线。 （1 0）用临界曲线法整定调理器参数
1）先将调理器改成纯比率作用（使 T =∞， T =0），并将比率增益
i
d
置于最小的数值，而后将系统投入闭环运转。启动仿真，经过示波器 模块观察并记录系统输出的变化曲线。 渐渐增添比率增益， 观察不一样 比率增一下的调理过程， 直到调理过程出现等幅震荡为止， 记录此时 的比率带和系统的临界振荡周期和 Tk。
2）依据求得的 s 和 Tk，由表 4-3 可求得调理器的增定参数。 3）将调停器参数设置好，做系统的定制阶跃扰动试验，观察控制过 程，并依据响应曲线适合改正整定参数。 (11)用衰减曲线法整定调理器参数。
1）先将调理器参数 Ti=∞，Td=0，并将比率增益置于较小的数值， 而后将系统投入闭环运转。 启动仿真， 经过示波器模块观察并记录系 统输出的变化曲线。 渐渐增添比率增益， 观察不一样比率增益下的调理 过程，直到调理过程出现衰减率为 例带 δs和系统的震荡周期 T s。 2）由表 4-4 可求得调理器的整定参数。 表 4-3 临界曲线法整定参数计算表
0.75 的震荡为止，记录此时的比
调理器参数
控制规律
T
i
Td
P PI
2
k
2.2
k
0.85Tk 0.5 Tk
PID
k 1.67
Ti
表 4-4 衰减曲线法整定参数计算表
调理器参数
控制规律
T
i
Td
P PI
2
s
1.2
s
0.5Ts
PID
0.8
s
0.3Ts 0.1Ts
3）将调理器参数设置好，做系统的定值阶跃扰动试验，观察控制过 程，适合改正整定参数，直到控制过程满意为止。
四、实验结果 （1）临界曲线法
将调理器改成纯比率积分，即 Ki =0， K =0。调整 K 直到出现等幅震
d
p
荡。如图 3。
图 3
得出： K p =4。因为 由公式： K
P
1
K
p
=0.25，同时从图中得悉 Tpr =66。
1
K p T
i
K
i
K
d
T K
d
P
得出
调理器参数
控制规律
T
i
Td
P PI PID
0.5
1.82 2.4
0.0324 0.0727
19.8
PI 得出的图形
PID 得出来的图形
(2) 衰减曲线法
将调理器改成纯比率积分， Ki =0，K =0。调整 直到调理过程衰减率
d
为 0.75 的震荡为止。如图
此时得出 K p =1.87
动 态 建 模 实 验 报 告
专业 班级
自动化专业
指导教师 姓名 学号
实验日期
