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1、实验四 利用Matlab对单闭环比值系统进行仿真一.实验目的学会利用Matlab/Simulink对单闭环比值控制系统进行分析。二.实验内容某比值系统要求从流量跟随主流量变化而变化，其中两流量表的信号比值系数为4,假设该系统从对象的传递函数为Gp(s) =(s+i)；2s+i)e-s，试设计一单闭环比值控制系统满足以上条件。三.实验步骤根据单闭环比值系统的原理，建立如图4.1所示的Simulink仿真框图，图中PID Controller模块， 从Simulink Extras模块集中调取。首先进行PID模块参数整定。Signal Constraint图4.1 单闭环比值系统PID参数整定用模
2、型图注意各个环节的参数设置，其中延迟环节延迟时间为lo PID模块的参数分别设为Kc、Ti、Oo 然后在命令窗口运行：Kc=l;Ti=l;在Signal Constraint模块的时域性能约束窗口中，做如图4.2所示的参数设置，然后在 Optimization中调入Kc、Ti参数的设置。31 Desired ResponseC Specify reference signal6 Specify step response characteristicsInitial value:|oStep time:foInitial value:|oStep time:foFinal value: 4Ri
3、se time:Settling time:% Overshoot:Rise time:Settling time:% Overshoot:% Rise:|90% Settling: 5-% Undershoot: F-OK I Cancel! Help I Apply |图4.2 PID性能约束参数设置窗口然后运行优化仿真。优化结束后，在系统模型窗口中再次启动仿真，在示波器中便可得到如图4. 3所示的单位阶跃响应曲线。在命令窗口运行Kc, Ki可得本次优化后的参数设置，例如某次优化后，参数为：Kc =0.744, Ki =0.3237。Q Scope| 回 2-T图4.3系统优化结束后的单位
4、阶跃相应曲线图4.4单闭环比值控制系统Simul ink仿真图Q Scope回昌图/0叫拗寇剧Ia a ,20 -115；p I10 J |；II5 .:|二JITime offset: 0图4.5单闭环比值控制系统输出曲线然后建立如图4.4所示的系统结构图，设置仿真时间300, Rep采样时间50。启动仿真，便可得到如图4.5所示的曲线。由图可以看出，当主流量出现较大幅波动时，从流量相对于控制器的设定值会出现较大的偏差， 即这段时间里主、从流量比值会较大的偏离工艺要求的流量比，不能保证动态比值。需对以上系统 进行改造。构建如图4.6所示的变比值控制系统。该变比值控制系统结构上是串级控制系统。根据 串级控制系统的整定方法，对该系统进行整定。其中，设Repeating Sequence Stair的参数设为6 2 84 2和50,Repeating Sequence Stairl的参数为3 14 2 1和50,默认从控制器的比值为1,此处省去。图4.6变比值控制系统Simulink仿真图M Scope=1回 2sMi图4.7变比值控制系统跟踪曲线四.实验报告要求1 .比值控制系统应用于什么场合？2 .分析单闭环比值控制与串级控制的区别，以及各自的优缺点。3 .单闭环比值控制系统的抗干扰能力如何？4 .根据实验报告格式要求和以上要求写出实验报告。