解耦控制系統(tǒng)仿真Word版_第1頁
解耦控制系統(tǒng)仿真Word版_第2頁
解耦控制系統(tǒng)仿真Word版_第3頁
解耦控制系統(tǒng)仿真Word版_第4頁
解耦控制系統(tǒng)仿真Word版_第5頁
已閱讀5頁,還剩9頁未讀 繼續(xù)免費(fèi)閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

1、綜合性設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)報(bào)告 系別:化工機(jī)械系 班級(jí):10級(jí)自動(dòng)化(2)班 2013-2014學(xué)年第一學(xué)期 學(xué)號(hào) 1020301027 姓名李忠坪 指導(dǎo)教師 王淑欽 課程名稱 綜合性設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)名稱 解耦控制系統(tǒng)仿真研究 實(shí)驗(yàn)類型 設(shè)計(jì)性 實(shí)驗(yàn)地點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)時(shí)間 2013. 12. 162013.12. 2 7 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:(簡述) 1、針對(duì)確定的雙輸入雙輸出控制對(duì)象模型,進(jìn)行多變量控制系統(tǒng)耦合程度分析,計(jì) 算相對(duì)增益,確定變量配對(duì)。 2、設(shè)計(jì)解耦控制器。 3、利用MATLAB simulink軟件進(jìn)行對(duì)象仿真研究,包括建立仿真框圖和進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真,得 出仿真結(jié)果曲線。 4、針對(duì)以上仿真結(jié)果進(jìn)行比較分

2、析,理解解耦控制器設(shè)計(jì)的意義和過程。 5、利用MATLAB simulink軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)仿貞研究,包括建立控制仿真框圖建立和進(jìn)行控制 系統(tǒng)仿真,得岀仿真結(jié)果曲線。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求: 1、掌握解耦控制的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法。 2、學(xué)習(xí)利用模擬電路實(shí)現(xiàn)解耦控制及實(shí)驗(yàn)分析。 設(shè)計(jì)思路:(設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方案及流程等) 1、查閱資料確定一雙輸入雙輸岀控制對(duì)象模型,分析多變量控制系統(tǒng)的耦合程度分析,汁算相 對(duì)增益,確定變雖:配對(duì)。 2、設(shè)計(jì)解耦控制器。 3、利用MATLAB simulink軟件進(jìn)行對(duì)象仿真研究,包括建立仿真框圖和進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真,得 出仿真結(jié)果曲線。 A、先完成不存在耦合時(shí)的仿真框圖建

3、立并得岀仿真結(jié)果。 B、完成系統(tǒng)耦合時(shí)的仿真框圖建立并得出仿真結(jié)果。 C、進(jìn)行解耦控制仿真框圖的建立并得出仿真結(jié)果。 4、針對(duì)以上仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析,理解解耦控制器設(shè)il的意義和過程。 5、利用MATLAB simulink軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真研究,包括建立控制仿真框圖建立和進(jìn)行控制 系統(tǒng)仿真,得出仿真結(jié)果曲線。 A、針對(duì)單回路系統(tǒng)(無耦合)的系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真框圖建立,得出仿真結(jié)果。 B、針對(duì)解耦之后的雙輸入雙輸出系統(tǒng)進(jìn)行控制系統(tǒng)系統(tǒng)仿真框圖建立,得出仿貞結(jié)果。 C、對(duì)以上仿真結(jié)果進(jìn)行分析。 關(guān)鍵技術(shù)分析: 1、耦合分析 采用相對(duì)增益法,先計(jì)算第一放大系數(shù),再由第一放大系數(shù)直接計(jì)算第二放

4、大系數(shù),從而得 到相對(duì)增益矩陣。 2、選用最佳的變量配對(duì) 選用適當(dāng)?shù)淖兞颗鋵?duì)關(guān)系,也可以減少系統(tǒng)的耦合程度。 3、解耦設(shè)計(jì) 在耦合非常嚴(yán)重的情況下,最有效的方法是采用多變量系統(tǒng)的解耦設(shè)計(jì)。解耦控制設(shè)訃的主 要任務(wù)是解除控制回路或系統(tǒng)變雖之間的耦合。 4、仿真研究 利用MATLAB simulink軟件進(jìn)行仿真研究,包括建立控制仿真框圖建立和進(jìn)行控制系統(tǒng)仿真, 得岀仿真結(jié)果曲線,并對(duì)曲線進(jìn)行比較分析。 實(shí)驗(yàn)過程:(包括主要步驟、成果介紹、代碼分析.實(shí)驗(yàn)分析等) 針對(duì)常見的精飾塔溫度控制系統(tǒng),描述系統(tǒng)輸入輸出的傳遞函數(shù)表示為: 11 0.5 75 + 1 35+1 X) 上(s)_ -5 0.3

5、冬($)_ .135 + 1 55 + 1. .其他參數(shù)不變,試?yán)脤?duì)角陣解耦方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 的過程控制。 (1)求系統(tǒng)相對(duì)增益以及系統(tǒng)耦合分析 由式得系統(tǒng)靜態(tài)放大系數(shù)矩陣為 kJ ll 0.5_ ?21 -5 0.3_ 即系統(tǒng)的第一放大系數(shù)矩陣為:P= Al P12_ 褊% _11 0S .卩21卩22. 21 *22 -5 0.3 系統(tǒng)的相對(duì)增益矩陣為:A = 0.57 0.43 0.43 0.57 由相對(duì)增益矩陣可以得知,控制系統(tǒng)輸入、輸岀的配對(duì)選擇是正確的:通道間存在較強(qiáng)的相 互耦合,應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解耦分析。 系統(tǒng)的輸入、輸岀結(jié)構(gòu)如下圖所示 (2)確定解耦調(diào)巧器 根據(jù)解耦數(shù)學(xué)公式求解對(duì)角矩

6、陣,即 GpM($) Gpjy) Gp2i($)Gp22(s). Gp(s)Gp22(S) Gp(5)Gp22(s)- Gp|2(SDn(s) .- Gpii(5)Gp2I(5) -Gp12(5)Gp22(5) GpOCpyO . _112&7S?+528S + 33 -13.65S2-35 - 05 采用對(duì)角矩陣解耦后,系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖所示: 解耦前后對(duì)象的simulink階躍仿真框圖及結(jié)果如下: 1)不存在耦介時(shí)的仿貞框圖和結(jié)果 216.2S2+82.85 + 5.882552+4405 + 55128.7S2+52.8S + 3.3 !1 i1 i1 i1 i11 11 11 1 10

7、8 6 4 2 n ; 、 ; 、 : IB *i ii Ii ii ii1 1 1 1i 1 - 0102030405060708090100 Time offset: 0 圖a不存在耦合時(shí)的仿真框圖(上)和結(jié)果(下) 2)對(duì)象耦合Simulink仿貞框圖和結(jié)果 I ii i i i i i i i in a -.a / - - 1 U 5 / f / ( JT f : - I J a f J f J* / f I 1* . 0 1 1 i 1 t 1*11 t B f ( ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Time offset: 0 圖b系統(tǒng)耦合Simul

8、ink仿真框圖(上)和結(jié)果(下) 對(duì)比圖a和圖b可知,本系統(tǒng)的耦合影響主要體現(xiàn)在幅值變化和響應(yīng)速度上,但影響不顯著。 其實(shí)不進(jìn)行解耦通過閉環(huán)控制仍有可能獲得要求品質(zhì)。 3)對(duì)角矩陣解耦后的仿真框圖和結(jié)果 12 Tire offset: 0 圖C對(duì)角矩陣解耦后的仿真框圖(上)和結(jié)果(下) 對(duì)比圖a和圖c可知,采用對(duì)角解耦器后系統(tǒng)的響應(yīng)和不存在耦合結(jié)果一樣,采用對(duì)角實(shí) 現(xiàn)了系統(tǒng)解耦。解耦后系統(tǒng)可按兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)進(jìn)行分析和控制。 (3)控制器形式選擇與參數(shù)整左 通過解耦,原系統(tǒng)已可看成兩個(gè)獨(dú)立的單輸入輸出系統(tǒng)??紤]到PID應(yīng)用的廣泛性和系統(tǒng)無 靜差要求,控制器形式采用PI形式。 PI參數(shù)整定通過解耦

9、的兩個(gè)單輸入輸出系統(tǒng)進(jìn)行,整左采取試誤法進(jìn)行。 當(dāng)xy通道Kf20, K:二3時(shí)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)如圖: Time offset: 0 當(dāng)X決通道Kp=35, Kf5時(shí)系統(tǒng)階躍響應(yīng)如圖: 0.511.522.53 Time oTtset: (4)系統(tǒng)仿真 采用對(duì)角矩陣解耦時(shí),控制系統(tǒng)如下圖所示: 不解耦時(shí)系統(tǒng)的Simulink仿真框圖及結(jié)果(第二幅圖中的響應(yīng)曲線在t=ls處從上往下依次 是通道衛(wèi)兀的輸入波形和響應(yīng)波形.通道X,%的輸入波形和響應(yīng)波形以及隨機(jī)擾動(dòng)波形): 1.2 1 卜j II 1 1 0.8 0.6 0 4 0.2 0 02( Tmc of T r I I i I i I i i 1 i 1 1 )1234567891 fct: 0 解耦時(shí)系統(tǒng)的Simulink仿真框圖及結(jié)果(第二幅圖中的響應(yīng)曲線從上往下依次是通道 的輸入波形和響應(yīng)波形、通道冊(cè)幾的輸入波形和響應(yīng)波形以及隨機(jī)擾動(dòng)波形): 對(duì)比以上兩條仿真曲線,系統(tǒng)解耦后系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)有了顯著改善,由有超調(diào)振蕩衰減過程 變?yōu)闊o超調(diào)單調(diào)過程,系統(tǒng)阻尼比增大,調(diào)節(jié)時(shí)間變長。 實(shí)驗(yàn)總結(jié): 通過這次實(shí)驗(yàn),我深入的了解了雙輸

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

最新文檔

評(píng)論

0/150

提交評(píng)論