PDF《控制系统仿真实验报告》

控制系统仿真实验报告 双容液位控制系统 李姝扬

3090101010 2012/6/21 控制系统仿真实验 实际对象的建模与仿真

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66 目录

一、实验目的和要求

二、实验内容和原理

三、主要仪器设备

四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录、处理以及结果分析 1.

液位控制系统的建模――机理法.4 2. 液位控制系统的建模――测试法.5 2.1. 对数据需要进行预处.5 2.1.1. 数据平滑.5 2.1.2. 数据去趋势.6 2.1.3. 数据滤波.7 2.1.4. 数据重采样.7 2.2. 经典时域辨识法――从阶跃响应求取传递函数模型.7 2.2.1. AD――二阶对象传递函数.8 2.2.2. AD2――一阶对象传递函数.11 2.3. 频域辨识法――从随机输入信号获得脉冲响应序列并转化为传递函数.12 2.3.1. 伪随机信号.12 2.3.2. 自相关函数(2 个周期)13 2.3.3. 互相关函数.14 2.3.4. 脉冲响应序列.16 2.3.5. Levy 拟合

18 2.3.6. Matlab 辨识工具箱

19 2.4. 采用仿真的方法对模型进行验证.21 2.4.1. 时域辨识模型.21 2.4.2. 频域辨识模型.22 2.4.3. 工具箱辨识模型.23 3. 基于所建立的模型进行控制器设计.23 3.1. 串联校正环节.23 3.1.1. 系统频率特性计算.25 3.1.2. 串联校正装置传递函数的计算.26 3.2. PID 控制器

36 3.2.1. PID 参数整定

36 3.2.2. 连续系统 PID 控制器

36 3.2.3. 离散系统 PID 控制器

47 3.2.4. PID 控制器的鲁棒性

51 3.3. 用状态空间方法进行控制器设计.56 3.3.1. 状态空间.56 3.3.2. 极点配置方法.57 3.3.3. LQG 方法

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六、讨论、心得 控制系统仿真实验 实际对象的建模与仿真

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66 实验报告 课程名称: 控制系统仿真实验 指导老师: 赵豫红 成绩: 实验名称: 实际对象的建模与仿真 实验类型: 同组学生姓名:李丹、夏修睿、方梦园

一、实验目的和要求(必填)

二、实验内容和原理(必填)

三、主要仪器设备(必填)

四、操作方法和实验步骤

五、实验数据记录和处理

六、实验结果与分析(必填)

七、讨论、心得

一、 实验目的和要求

1、 掌握根据输入输出数据建立对象模型的方法

2、 掌握根据模型进行控制器设计的方法

二、 实验内容和原理 【实验内容】

1、 根据输入输出数据建立对象的模型 1) 对数据需要进行预处理, 可以包括滤波、去稳态、去均值、去趋势(detrend, dtrend) 、重采样(resample, idresamp)等;

2) 从阶跃响应或方波响应求取传递函数模型;

3) 从随机输入信号获得脉冲响应序列并转化为传递函数(注意需要辨识脉冲 响应序列的个数覆盖过渡过程时间即可) , 与阶跃响应得到的模型进行对比;

4) 采用仿真的方法对模型进行验证;

(模型得到的输出与实际输出之间的对比) 5) 如果数据足够多,可以采用不同的数据段分别建立模型进行验证.

2、 基于所建立的模型进行控制器设计 1) 计算过程的性能指标,设计串联校正环节(期望的性能指标自己指定) ,对 比校正前后系统性能. 2) 设计PID控制器.考察连续和离散两种设计方法对设计结果的影响.考察分 别采用PID控制器的标准算法与改进算法的控制效果.改变对象特性,考察 得到的PID参数对模型参数变化的鲁棒性. 3) 采用状态空间方法进行控制器设计,可以用极点配置方法或LQG方法.并 对结果进行分析和讨论. 【实验原理】 详细见下面各个部分的分析处理