基于Matlab的纯滞后控制系统设计 - 图文

实验三

基于Matlab的纯滞后控制系统设计

一、实验目的

1) 学习使用simulink进行Smith预估补偿控制的设计方法。 2) 学习使用simulink实现Dahlin算法的设计方法。

二、实验原理

1. Smith预估补偿控制的设计 已知被控对象传递函数：

3e?30s (1) 22s+60s+1应用Smith预估补偿算法设计控制系统，并采用PID控制。原理图参见课本P127图4-21和P128图4-22。

G(s)?表1衰减曲线法整定控制器参数经验公式 控制规律 增益 Kp 积分时间 微分时间 Ti(min) 0.5Ts 0.3Ts

Td(min) 0.1Ts P PI PID

2. Dahlin算法的设计 已知被控对象传递函数：

0.83Kp 1.25Kp 2e?10s (2)

100s+1采样周期为2s，选择期望闭环传递函数中的时间常数分别为Tτ=5s，10s，20s，设计Dahlin控制器。原理图参见课本P129 4.3.2小节。

G(s)?三、实验内容

1) 按式(1)建立系统的Simulink模型，应用Smith预估补偿算法设计控制系统，消除滞后时间的影响，并整定好PID参数。与同一PID控制器对无滞后的被控对象控制结果相比较，记录实验曲线。

据Smith预估补偿算法建立滞后系统的Simulink模型原理图：

图1 系统的Simulink模型仿真图

图2 控制系统整定好PID参数的曲线图

b）与同一PID控制器对无滞后的被控对象控制结果相比较

图3 同一PID控制器对无滞后的被控对象控制Simulink仿真图

图4 同一PID控制器对无滞后系统的仿真曲线图

2）与同一被控对象不带Smith预估补偿器的PID控制系统相比较，观察仿真结果，记录实验曲线。

不带Smith预估补偿器的PID控制系统Simulink仿真图如下

仿真图如下：

图5 不带Smith预估补偿器的PID控制系统曲

线图

当加入离散控制器和零阶保持器时，观察和比较实验图。

图6 有离散控制器和零阶保持器的Simulink仿真图

图7 离散控制器和零阶保持器的仿真曲线图

3）按式(2)建立系统的Simulink模型，设计Dahlin控制器。改变期望闭环传递函数中的时间常数，观察不同的仿真结果，记录实验曲线。

答：按式(2)建立系统的数字控制器函数，当Tτ=5s，根据计算公式可得此控制器如下：

D(z)=

当Tτ=10s，同理可得：

D(z)=

当Tτ=20s，同理可得：

D(z)=

根据控

制系统原理框图可得Simulink模型图

图8 Dahlin控制系统的Simulink原理图

根据图8，改变D(z)时间参数依次可得Tτ=5s，10s，20s的仿真曲线图：

图9 Dahlin控制系统的仿真曲线图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/3kdo.html