1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。实验单回路控制系统参数整定一、 实验目的1、 了解被控对象的特性对控制系统控制品质的影响。2、 掌握不同调节规律的调节器 ( P、 PI、 PID) 对控制系统控制品质的影响。3、 熟悉 MATLAB软件中 Simulink 工具箱的使用方法及在控制系统设计仿真中的应用。4、 掌握单回路控制系统中不同调节规律的调节器的参数整定方法。二、 Simulink 工具箱简介1、 Simulink 工具箱的启动与主要模块介绍启动 MATLAB软件 , 在主程序窗口中点击”Simulink 按钮” , 能够打开Simulink 工具箱的主窗口,
2、 如下图所示 :Simulink图 1 1MATLAB主程序窗口资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。新建按功能模块组图 1 2 Simulink 工具箱主窗口功能模在 Simulink 工具箱的主窗口中点击”新建按钮”, 能够打开一个未命名的 Simulink 控制系统仿真界面 , 在界面中能够如图1 3 所示 :图 1 3 未命名的 Simulink 控制系统仿真界面在上图所示的界面中能够根据需要, 使用 Simulink 工具箱中的各功能模块组成控制系统方框图, 对控制系统进行仿真研究。本次实验中用到的主要功能模块如下:增益模块 ( Gain)在图 1 2 所示的
3、 Simulink 工具箱主窗口的功能模块组列表中点击MathOperations 功能模块组 , 会在窗口右边出现对应的各功能模块, 用鼠标选择其中的增益资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。模块 ( Gain) 并按住左键将其拖到图 1 3 所示的 Simulink 控制系统仿真界面中 , 即能够得到一个增益模块 ( Gain) 。单击增益模块 ( Gain) 下方的模块名称” Gain”, 能够对其名称进行修改 , 双击增益模块 ( Gain) , 能够打开增益模块 ( Gain) 的参数设置对话框如下图所示 :增益值图 1 4 增益模块 ( Gain) 参数设置
4、对话框增益模块 ( Gain) 的功能为将输入值与增益值相乘 , 并将乘积输出 , 在对话框中能够对增益值Gain 进行修改。加 ( 减 ) 法模块 ( Sum)在图 1 2 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模块组列表中点击MathOperations 功能模块组 , 会在窗口右边出现对应的各功能模块 , 用鼠标选择其中的加 ( 减 ) 法模块 ( Sum) 并按住左键将其拖到图 13 所示的 Simulink 控制系统仿真界面中 , 即能够得到一个加 ( 减) 法模块 ( Sum) 。双击加 ( 减 ) 法模块( Sum) , 能够打开加 ( 减) 法模块 ( Sum) 的参数设
5、置对话框如下图所示:资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。模块形运算符图 1 5 加( 减 ) 法模块 ( Sum) 参数设置对话框加 ( 减) 法模块 ( Sum) 的功能为对两个输入数值进行加 ( 减) 法运算 ,并将计算结果输出。此模块在初始状态下对两个输入值进行加法运算, 在参数设置对话框中把第二个”+”改为” ”, 能够把模块切换到减法运算。在运算符号框中增加新的”+”或” , 能够使加 ( 减 ) 法模块 ( Sum) 对多个输入值进行运算。经过参数设置对话框中的模块形状下拉菜单, 能够将加 ( 减) 法模块( Sum) 的形状由默认的圆形改为矩形。积分运算
6、模块 ( Integrator)在图 12 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模块组列表中点击Continuous功能模块组 ,会在窗口右边出现对应的各功能模块, 用鼠标选择其中的积分运算模块 ( Integrator)并按住左键将其拖到图1 3 所示的Simulink控制系统仿真界面中,即能够得到一个积分运算模块( Integrator) ,其功能为对输入值进行积分运算, 并将计算结果输出。微分运算模块( Derivative)资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。在图 12 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模块组列表中点击Continuous
7、功能模块组 , 会在窗口右边出现对应的各功能模块, 用鼠标选择其中的微分运算模块 ( Derivative) 并按住左键将其拖到图13 所示的 Simulink 控制系统仿真界面中 , 即能够得到一个微分运算模块( Derivative) , 其功能为对输入值进行微分运算 , 并将计算结果输出。一阶惯性环节仿真模块( Transfer Fcn)在图 12 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模块组列表中点击Continuous 功能模块组 , 会在窗口右边出现对应的各功能模块 , 用鼠标选择其中的一阶惯性环节仿真模块 ( Transfer Fcn) 并按住左键将其拖到图 13 所示的
8、Simulink 控制系统仿真界面中 , 即能够得到一个一阶惯性环节仿真模块 ( Transfer Fcn) 。双击一阶惯性环节仿真模块 ( Transfer Fcn) , 能够打开其参数设置对话框如下图所示 :放大系数分母多项图 1 6一阶惯性环节仿真模块( Transfer Fcn) 参资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。数设置对话框在参数设置对话框中, 放大系数矩阵中的数值代表模块传递函数分子项的放大系数 ; 分母多项式系数矩阵中第一个元素代表模块传递函数分母中 s 项的系数 , 第二个元素代表分母中的常数项 , 如将放大系数矩阵改为 0.5, 将分母多项式系数
9、矩阵改为 20 3, 则修改后的一阶惯性环节仿真模块 ( Transfer Fcn) 如下 :阶跃信号输出模块( Step)在图 1 2 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模块组列表中点击Sources功能模块组 , 会在窗口右边出现对应的各功能模块, 用鼠标选择其中的阶跃信号输出模块 ( Step) 并按住左键将其拖到图 13 所示的 Simulink 控制系统仿真界面中 , 即可得到阶跃信号输出模块 (Step)。双击阶跃信号输出模块 ( Step) , 能够打开其参数设置对话框如下图所示 :阶跃信阶跃信阶跃信图 1 7阶跃信号输出模块( Step) 参数设置对话资料内容仅供您学
10、习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。框在参数设置对话框中, 能够经过修改相应的数值, 改变阶跃信号产生的时间、信号的初始值和最终值。响应曲线显示模块( Scope)在图 1 2 所示的 Simulink 工具箱主窗口的功能模块组列表中点击Sinks 功能模块组 ,会在窗口右边出现对应的各功能模块 , 用鼠标选择其中的响应曲线显示模块 ( Scope) 并按住左键将其拖到图 1 3 所示的 Simulink 控制系统仿真界面中 , 即可得到一个响应曲线显示模块 ( Scope) 。双击响应曲线显示模块放大镜( Scope) , 能够打开其响应曲线显示器如下图所示:图 18响应曲线显示器在响应曲线显示器中, 横坐标为仿真时间( 默认的时间长度为10s) , 纵坐标为响应曲线的幅值, 完成仿真后 , 在响应曲线显示器中将显示出控制系统的响应曲线, 点击”放大镜按钮”能够自动以最佳比例显示响应曲线。2、 控制系统方框图的建立进行仿真实验前, 需要将已经拖到图1 3 所示的 Simulink 控制系统仿
