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单回路自动调节系统的整定

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―1― 实验三 单回路自动调节系统的整定 一、实验目的 a) 熟悉单回路调节系统的整定方法; b) 了解调节器参数对调节过程的影响。 二、实验内容 对下列调节系统进行仿真,先根据调节对象估算出调节器各参数(δ、Ti、Td)的值,再观察各参数值的变化对调节过程的影响。 +-X(S)Y(S)nS)1(T10PID 调节对象的参数可自行选取,例如可选 T0=10,n= 4 或 5。 进行仿真实验,当需要显示多条仿真曲线时可采用如下所示的仿真框图: 其中,PID 模块可以从 Simulink Extras |Additional Linear 图形子库中提取。该模块传递函数 )11(1)(PIDSTSTDSSIPSGdi+ 或者我们自己可以构建这个功能模块,如下所示: 单回路调节系统的整定方法主要有临界比例带法、图表整定法和衰减曲线法等,下面介绍其中两种,可任选其中一种方法进行实验。 ―2― 1.临界比例带法 临界比例带法是在纯比例作用下将系统投入闭环运行,不断改变比例带δ的数值使调节系统产生等幅振荡,并记录对应的临界比例带δc和临界振荡周期 Tc。然后根据δc和 Tc得到系统所希望的衰减率时的其它整定参数。具体整定步骤如下: (1)设置调节器整定参数 Ti→∞,Td=0,δ置于较大的数值后,将系统投入闭环运行。 (2)系统运行稳定后,适量减小比例带的数值并施加阶跃扰动,观察被调量的变化,直到出现等幅振荡为止。记录此时的临界比例带δc 和临界振荡周期 Tc。 (3)根据临界比例带δc 和临界振荡周期 Tc,调节器中的整定参数可按下式计算: (i) P 调节器:δ=2δc ; (ii) PI 调节器:δ=2.2δc,Ti=0.85Tc ; (iii) PID 调节器:δ=1.67δc,Ti=0.5Tc ;Td=0.25Ti 。 所列的计算公式是按衰减率ψ=0.75 时为依据的。根据调节系统采用不同的调节器类型,选用不同的计算公式,求出整定参数。 (4)将计算出的各整定参数值设置到调节器中,对系统作阶跃扰动试验,观察被调量的阶跃响应,适当修改各整定参数,直到满意为止。 2.图表整定法 图表整定法是通过被调对象阶跃响应曲线的特征参数,经查图表求取调节器各整定参数的。它适用于典型的多容热工被调对象,图表见附表1 和附表2。 采用图表整定法首先对被调对象作阶跃扰动试验,记录阶跃响应曲线,求取阶跃响应曲线上的特征参数:自平衡率ρ、飞升速度ε、迟 延 时间 τ 和时间 常 数 Tc,然后通过附表1 或附表2 的计算公式计算调节器的各整定参数。表中...

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