自动控制原理课程设计本课程设计得目得着重于自动控制基本原理与设计方法得综合实际应用。主要内容包括:古典自动控制理论(PID)设计、现代控制理论状态观测器得设计、自动控制 MATLAB 仿真。通过本课程设计得实践,掌握自动控制理论工程设计得基本方法与工具。1 内容某生产过程设备如图 1 所示,由液容为 C1 与 C2 得两个液箱组成,图中 Q 为稳态液体流量,为液箱 A 输入水流量对稳态值得微小变化,为液箱 A 到液箱 B 流量对稳态值得微小变化,为液箱 B 输出水流量对稳态值得微小变化,为液箱 A 得液位稳态值,为液箱 A 液面高度对其稳态值得微小变化,为液箱 B 得液位稳态值,为液箱 B 液面高度对其稳态值得微小变化,分别为 A,B 两液槽得出水管液阻。设为调节阀开度。已知液箱 A 液位不可直接测量但可观,液箱 B 液位可直接测量。要求1.建立上述系统得数学模型;2.对模型特性进行分析,时域指标计算,绘出 bode,乃示图,阶跃反应曲线 3.对 B 容器得液位分别设计:P,PI,PD,PID 控制器进行控制;4.对原系统进行极点配置,将极点配置在－1＋j 与－1－j;(极点可以不一样)5.设计一观测器,对液箱 A 得液位进行观测(此处可以不带极点配置);6.假如要实现液位 h2 得控制,可采纳什么方法,怎么更加有效？试之。图 1 某生产过程示意图用 MATLAB 对上述设计分别进行仿真。(提示:流量 Q=液位 h/液阻 R,液箱得液容为液箱得横断面积,液阻 R=液面差变化/流量变化。)2双容液位对象得数学模型得建立及 MATLAB 仿真过程一、对系统数学建模如图一所示,被控参数得动态方程可由下面几个关系式导出:液箱 A:液箱 B:消去中间变量,可得:式中,——两液槽得容量系数——两液槽得出水端阻力——第一个容积得时间常数——第二个容积得时间常数_双容对象得放大系数其传递函数为:二.对模型特性进行分析,绘出 bode,奈氏图,阶跃反应曲线当输入为阶跃响应时得 Matlab 仿真:令 T1=T2=6;K=1单位阶跃响应得 MATLAB 程序:num1=[1];den1=[36 12 1];G1=tf(num1,den1);figure(1);step(G1);xlabel('时间(sec)');ylabel('输出响应');title('二阶系统单位阶跃响应');step(G1,100);运行结果如下:阶跃反应曲线:图 1c(∞)=1; c(tp)=1; tp=45、5s;td=10s; ts=45、5s;最大超调量:δ(tp)= [c(tp) c(∞)]/ c(∞)*100%=0%稳态误差分析:开环传递函数,稳态误差;用 MATLAB 绘制得奈氏图如下图 2 所示,其程序如下:nyquist([1],conv([6 1],[6 1]))图...
