實(shí)驗(yàn)四串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：SIMULINK建模仿真學(xué)生信息：自動(dòng)化XXX提交日期：20XX年5月28日?qǐng)?bào)告內(nèi)容：串級(jí)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過比較單回路控制系統(tǒng)與串級(jí)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步加深對(duì)串級(jí)控制的認(rèn)識(shí)；.掌握串級(jí)控制的參數(shù)整定方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備.計(jì)算機(jī)1臺(tái).MATLAB7.X軟件1套。三、實(shí)驗(yàn)步驟已知某串級(jí)控制系統(tǒng)的主副對(duì)象的傳遞函數(shù)G°i，G02分別為：G1(s)=—"八) 1005+1 "2 10S+1副回路干擾通道的傳遞函數(shù)為：G"(s)=——o心?+205+1.用Simulink畫出串級(jí)控制系統(tǒng)的方框圖及相同控制對(duì)象下的單回路控制系統(tǒng)方框圖。①單回路控制系統(tǒng)方框圖如下其中，PIDC1為單回路PID調(diào)節(jié)器，dl為一次擾動(dòng)，取階躍信號(hào)；d2為二次擾動(dòng)，取階躍信號(hào)；G02為副對(duì)象，G。1為主對(duì)象；r為系統(tǒng)輸入，取階躍信號(hào)；y為系統(tǒng)輸出，它連接到示波器上，可以方便地觀測(cè)輸出。②串級(jí)控制系統(tǒng)方框圖如下其中，PIDC1為主調(diào)節(jié)器，采用PD調(diào)節(jié)，PIDC2為副調(diào)節(jié)器，采用P調(diào)節(jié)；ql為一次擾動(dòng)，取階躍信號(hào)；q2為二次擾動(dòng)，取階躍信號(hào)；G02為副對(duì)象，G°i為主對(duì)象；r為系統(tǒng)輸入,取階躍信號(hào)；y為系統(tǒng)輸出，它連接到示波器上，可以方便地觀測(cè)輸出。.選用PID調(diào)節(jié)器，整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，并繪制相應(yīng)的單位階躍響應(yīng)曲線。進(jìn)行調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定，當(dāng)輸入比例系數(shù)為260,積分系數(shù)為0,微分系數(shù)為140時(shí)，系統(tǒng)階躍響應(yīng)達(dá)到比較滿意的效果，記錄系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖。采用這套PID參數(shù)時(shí)，二次擾動(dòng)作用下，置輸入為0,系統(tǒng)框圖如下，記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)圖。采用這套PID參數(shù)時(shí)，一次擾動(dòng)作用下，置輸入為0,系統(tǒng)框圖如下，記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)圖。綜合以上各圖可以看出采用單Hl路控制，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)達(dá)到要求時(shí)，系統(tǒng)對(duì)一次和二次擾動(dòng)的抑制效果不是很好。.選用PID調(diào)節(jié)器，整定主副調(diào)節(jié)器的參數(shù)，使該串級(jí)控制系統(tǒng)性能良好，并繪制相應(yīng)的

單位階躍響應(yīng)曲線。進(jìn)行調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定，記錄系統(tǒng)階躍響應(yīng)圖。采用這套PID參數(shù)時(shí)，二次擾動(dòng)作用下，置輸入為0,系統(tǒng)的框圖如下，記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)圖。d2 Gd2d1采用這套PID參數(shù)時(shí)，一次擾動(dòng)作用下,置輸入為d2 Gd2d1采用這套PID參數(shù)時(shí)，一次擾動(dòng)作用下,置輸入為0,系統(tǒng)的框圖如下，記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)圖。綜合以上各圖可以看出，采用串級(jí)控制，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)達(dá)到要求時(shí)，系統(tǒng)對(duì)一次擾動(dòng),二次擾動(dòng)的抑制也能達(dá)到很好的效果。圖1單回路系統(tǒng)程序圖圖2單回路控制系統(tǒng)運(yùn)行曲線圖3輸入為0,加入二次擾動(dòng)圖4輸入為0,加入階躍擾動(dòng)圖5單回路系統(tǒng)程序圖:3Scopel - □XAlelootsY?ewSimulationHelp圖6串級(jí)控制系統(tǒng)運(yùn)行曲線圖7輸入為0,加入二次擾動(dòng)?ScopelKleToolsViewSimulationHelp系統(tǒng)采用單回路控制和串級(jí)控制的對(duì)比控制品質(zhì)指標(biāo)單回路控制Kci=260,Tci=140串級(jí)控制Kci=550,Tci=80,Kc2=3衰減率81%81.6%調(diào)節(jié)時(shí)間21.018.32殘余偏差0.00380.0024二次階躍擾動(dòng)下的系統(tǒng)短期最大偏差0.003830.000605一次階躍擾動(dòng)下的系統(tǒng)短期最大偏差0.01670.00734總結(jié)：由曲線和所得控制品質(zhì)指標(biāo)得：單回路控制和串級(jí)控制各有優(yōu)劣：單回路控制：簡單易用，容易理解，應(yīng)用范圍廣，但是對(duì)擾動(dòng)非常敏感，無法處理多個(gè)變量。串級(jí)控制：適用于多變量系統(tǒng)，對(duì)擾動(dòng)的魯棒性強(qiáng)，控制精度相較于單回路控制有所提升，缺點(diǎn)在于復(fù)雜度高，調(diào)整和優(yōu)化較為困難。單回路控制和串級(jí)控制各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同類型的控制系統(tǒng)