平均电流控制系统的仿真

摘 要 ： 讨 论 了 平 均 电 流 法 和 峰 值 电 流 法 的 控 制 特 点 ， 并 详 细 分 析 了 平 均 电 流 法 控 制 芯 片 UC3854BN的 应 用 ， 最 后 提 供 了 实 验 波 形 。

关 键 词 ： 平 均 电 流 控 制 ； 峰 值 电 流 控 制 ； 功 率 因 数 校 正 ； 斜 坡 补 偿 ； 次 谐 波 振 荡

1 平 均 电 流 法 和 峰 值 电 流 法 的 比 较

我 们 知 道 开 关 功 率 电 路 的 电 路 拓 扑 分 为 电 流 模 式 控 制 和 电 压 模 式 控 制 ， 由 于 电 流 模 式 控 制 具 有 动 态 反 应 快 、 补 偿 电 路 简 化 、 增 益 带 宽 大 、 输 出 电 感 小 、 易 于 均 流 等 优 点 而 取 得 了 越 来 越 广 的 应 用 。 电 流 模 式 控 制 分 为 峰 值 电 流 模 式 控 制 和 平 均 电 流 模 式 控 制 两 种 。 峰 值 电 流 法 是 将 实 际 检 测 的 电 感 电 流 和 电 压 外 环 设 定 的 电 流 值 输 入 PWM比 较 器 进 行 比 较 ， 如 图

实验名称：采样控制系统仿真 1.实验原理 1)采样控制系统

x(t)

- + A/D 采样器 数字 控制器 A/D 信号重构器 被控对象 y(t) 采样控制系统框图

如上图所示：采样控制系统主要由以下四部分构成：采样开关或模数转换器；数模转换器或信号重构器。离散的数字控制器；连续的被控对象或被控过程；

从系统的结构看，采样控制系统与连续控制系统明显的不同之处是：系统中有一个或若干个采样开关。通过采样开关，将连续信号转变成离散信号，这个过程称为采样。

连续信号e(t)经过采样后变成了一脉冲序列。由于采样开关每次闭合的时间h远小于采样周期T，也远小于系统中连续部分的时间常数，因此在分析控制系统时可认为h趋于零。这样采样过程实际上可视为理想脉冲序列对e(t)幅值的调制过程。采样开关相当于一个载波为的幅值调制器。采样过程如图所示。

2)Simulink仿真采样控制系统

使用Simulink仿真库，能够方便的仿真各种离散信号的输入输出，及采样开关的工作原理。此次实验采用采样控制对广义对象进行控制仿真，以仿真采样控制系统。 2.实验控制对象分析

已知被控对象传递

控制系统数字仿真题库

一、填空题

1. 定义一个系统时，首先要确定系统的 边 界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的 输 入，系统对边界以为环境的作用称为系统的 输 出。 2．系统的三大要素为：实体、属性 和活 动。

3．人们描述系统的常见术语为：实 体、属性、 事件 和活动。

4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统 和 离

散-连续系统。

5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。

6．根据描述方法不同，离散系统可以分为：离散时间系统 和 离散事件系统 。 7. 系统是指相互联系又相互作用的 实 体 的有机组合。

8．根据模型的表达形式，模型可以分为 物理模型 和数学模型二大类，其中数学模型根据数学表达形式的不同可分为二种，分别为： 静态模型 和 动态模型 。 9、采用一定比例按照真实系统的样子制作的模型称为物理模型，用数学表达式来描述系统内在规律的模型称为数学模型。

10．静态模型的数学表达形式一般是 代数 方程和逻辑关系表达式等，而动态模型的数学表达形式一般是 微分 方程和 差分 方程。

11．系统模型根据描述变量的函数关

控制系统数字仿真题库

填空题

1.定义一个系统时，首先要确定系统的 ；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的 ，系统对边界以为环境的作用称为系统的 。

1.定义一个系统时，首先要确定系统的边界；边界确定了系统的范围，边界以外对系统的作用称为系统的输入，系统对边界以为环境的作用称为系统的输出。 2．系统的三大要素为： 、 和 。 2．系统的三大要素为：实体、属性和活动。

3．人们描述系统的常见术语为： 、 、 和 3．人们描述系统的常见术语为：实体、属性、 事件 和活动。

4．人们经常把系统分成四类，分别为： 、 、 和 4．人们经常把系统分成四类，它们分别为：连续系统、离散系统、采样数据系统和离散-连续系统。

5、根据系统的属性可以将系统分成两大类： 和 。 5、根据系统的属性可以将系统分成两大类：工程系统和非工程系统。 6．根据描述方法不同，

课 程 设 计 报 告

题 目 某温度控制系统的MATLAB仿真 （题目C）

过程控制课程设计任务书

题目C：某温度控制系统的MATLAB仿真

一、 系统概况：

设某温度控制系统方块图如图：

图中Gc(s)、Gv(s)、Go(s)、Gm(s)、分别为调节器、执行器、过程对象及温度变送器的传递函数；，且电动温度变送器测量范围（量程）为50～100OC、输出信号为4～20mA。Gf(s)为干扰通道的传递函数。

二、系统参数

Tm=2.5min； Kv=1.5(kg/min)/mA； T0=5min； Kf=0.8； K0=5.4C/(kg/min)； 给定值 x(t)=80C； 阶跃扰动 f(t)=10C 二、 要求：

1、分别建立仿真结构图，进行以下仿真，并求出主要性能指标：

(1)控制器为比例控制，其比例度分别为δ＝10％、20％、50％、100％、200％时，系统广义对象输出z(t)的过渡过程；

(2)控制器为比例积分控制，其比例度δ＝20％，积分时间分别为TI＝1min、3min、5min、10min时，z(t)的过渡过程；

(3)控制器为比例积分微分控制，其比例度δ＝10％，积分时间

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

e?0.0

2014 / 2015 学年第 1 学期

计算机控制技术 实

班 级 学 生 指 导 验 报 告

学 号 1108030301 姓 名 蔡 梦 教 师 张 坤 鳌

实验二 基于 Matlab 的离散控制系统仿真

一、 实验目的和要求：

1、 学习使用 Matlab 的命令对控制系统进行仿真的方法

2、 学习使用 Matlab 中的 Simulink 工具箱进行系统仿真的方法

二、 实验环境

X86系列兼容型计算机，Matlab软件

三、 实验原理

1、控制系统命令行仿真

1）建立如图所示一阶系统控制模型并进行系统仿真：

一阶系统闭环传递函数为G（S）=

s1?333s=s?3，转换为离散系统脉冲传递

函数并仿真。

2）建立如图所示二阶系统控制模型并进行系统仿真：

52s(s?2?0.4?5)25251?s(s?2?0.4?5)=s2?2?0.4?5s?52， 二阶系统闭环传递函数为G（S）=

转换为离散系统脉冲传递函数并仿真，改变参数，观察不同的系统的仿真结果。

2、控制系统的 Simulink 仿真

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

e?0.0

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

e?0.0

实验五 控制系统计算机辅助设计

一、实验目的

学习借助MATLAB软件进行控制系统计算机辅助设计的基本方法，具体包括超前校正器的设计，滞后校正器的设计、滞后－超前校正器的设计方法。 二、实验学时：4 学时 三、实验原理 1、PID控制器的设计

PID控制器的数学模型如公式（5-1）、（5-2）所示，它的三个特征参数是比例系数、积分时间常数（或积分系数）、微分时间常数（或微分系数），因此PID控制器的设计就是确定PID控制器的三个参数：比例系数、积分时间常数、微分时间常数。Ziegler（齐格勒）和Nichols（尼克尔斯）于1942提出了PID参数的经验整定公式。其适用对象为带纯延迟的一节惯性环节，即：

G(s)?Ke??s 5-1 Ts?1式中，K为比例系数、T为惯性时间常数、?为纯延迟时间常数。

在实际的工业过程中，大多数被控对象数学模型可近似为式（5-1）所示的带纯延迟的一阶惯性环节。在获得被控对象的近似数学模型后，可通过时域或频域数据，根据表5-1所示的Ziegler-Nichols经验整定公式计算PID参数。

表5-1 PID参数的Ziegler-Nicho