过程控制实验指导书实验五 利用MATLAB对前馈-反馈控制系统进行仿真.docx

实验五利用MATLAB对前馈.反应控制系统进行仿真一、实验目的1 .学会利用MATLAB/Simulink对前馈-反应控制系统进行参数整定。2 .学会利用MATLAB/Simulink分析前馈-反应控制系统的抗干扰能力。 二、实验内容前馈-反应控制系统中控制通道和干扰通道的传递函数分别为:G p(s)=Ws + IeG(s)=e25 + 1-2s假设反应控制器G,(s)采取pi控制，试整定该系统。三、实验步骤1 .首先，应整定反应系统的参数。利用所给条件，建立如图5.2所示系统的Simulink仿真模型。图中PID Controller模块复 制于Simulink的扩展模块库Simulink Extras中，它的参数分别设置为Kc、Ti和0。设置上升 时间为15,调节时间25,超调量为25,其余参数默认设置。在Matlab命令窗口运行程序：»Kc=l;Ki=l;图5.2原系统的Simulink仿真图应用自整定模块优化设计后，可得Kc、Ki参数的数值。例如，某次优化后，Kc= 1.3465, Ki=0.3759o确定参数后，系统的单位阶跃响应曲线如图5.3所示。2 .由于系统干扰通道和控制通道的传递函数，故前馈控制器的传递函数可直接求得,G,(s) = GdG)GpG)10s+ 1 _se25 + 1因此可建立如图5.4所示的前馈-反应控制系统模型。3.闭合开关Switch 1和Switch2,并将Switch置于上方和下方，运行系统，分别仿真前馈- 反应控制系统在脉冲干扰（时间为占3035,幅值为0.5）和随机噪声干扰作用下的阶跃响应。 此时，Stepl设置阶跃时间为30, Step2设置阶跃时间为35。仿真结束后可得仿真曲线分别如 图5.5和5.6所示。图5.3系统的阶跃响应曲线图5.4前馈-反应控制系统的Si mu link仿真图M Scope=| 回1 Scope昌直巨角aO e iTime offset: 0j回PPPTime offset: 0图5.6前馈-反应系统随机干扰响应曲线图5.5前馈-反应系统脉冲干扰响应曲线4.断开开关Switch 1,只闭合开关Switch2,相当于系统为仅有反应控制。并将Switch分别置于上方和下方，即反应控制系统分别在脉冲干扰和随机噪声干扰作用下的阶跃响应仿 真曲线，如图5.7和5.8所示。Scope昌图£)0月醯睛施OAF昌图Q0月前施超1911k图5.7仅有反应的系统脉冲干扰响应曲线图5.8仅有单反应的系统随机噪声干扰响应Scope四、实验报告要求1 .比拟前馈-反应系统和反应控制系统的抗干扰能力。2 .有了前馈补偿器后，试问反应控制局部是否还具有抗扰动的功能。3 .根据附录实验报告格式和以上要求写出实验报告。