1、本科實(shí)驗(yàn)報(bào)告填寫說明1學(xué)員完成人才培養(yǎng)方案和課程標(biāo)準(zhǔn)要所要求的每個(gè)實(shí)驗(yàn)后，均須提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2實(shí)驗(yàn)報(bào)告封面必須打印，報(bào)告內(nèi)容可以手寫或打印。3實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容編排及打印應(yīng)符合以下要求：（1）采用A4（21cm×29.7cm）白色復(fù)印紙，單面黑字打印。上下左右各側(cè)的頁(yè)邊距均為3cm；缺省文檔網(wǎng)格：字號(hào)為小4號(hào)，中文為宋體，英文和阿拉伯?dāng)?shù)字為Times New Roman，每頁(yè)30行，每行36字；頁(yè)腳距邊界為2.5cm，頁(yè)碼置于頁(yè)腳、居中，采用小5號(hào)阿拉伯?dāng)?shù)字從1開始連續(xù)編排，封面不編頁(yè)碼。（2）報(bào)告正文最多可設(shè)四級(jí)標(biāo)題，字體均為黑體，第一級(jí)標(biāo)題字號(hào)為4號(hào)，其余各級(jí)標(biāo)題為小4號(hào)；標(biāo)題序號(hào)第一

2、級(jí)用“一、”、“二、”，第二級(jí)用“（一）”、“（二）” ，第三級(jí)用“1.”、“2.” ，第四級(jí)用“（1）”、“（2）” ，分別按序連續(xù)編排。（3）正文插圖、表格中的文字字號(hào)均為5號(hào)。1 / 9一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?能夠建立和使用MATLAB平臺(tái)的Simulink仿真環(huán)境；2能夠進(jìn)行數(shù)字PID控制的計(jì)算；3能夠進(jìn)行數(shù)字PID控制的參數(shù)整定；4能夠描述大延遲被控對(duì)象對(duì)PID控制的影響。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容給定：被控對(duì)象為，為一小純滯后對(duì)象，輸入為單位階躍信號(hào)r( t ) =1( t )。要求：應(yīng)用擴(kuò)充臨界比例度法整定數(shù)字PID 控制器的四個(gè)控制參數(shù)：采樣周期T 、比例系數(shù)p k 、積分時(shí)間常數(shù)i T 、微分時(shí)間常

3、數(shù)d T ，并從圖形上計(jì)算上升時(shí)間r t 、超調(diào)量p M 以及調(diào)整時(shí)間s t ?？刂贫冗x為1.05，數(shù)字比例控制的采樣周期為min T =0.02s，仿真時(shí)間為10s。（1） 用MATLAB 的仿真工具Simulink 進(jìn)行參數(shù)整定并仿真，其框圖為注意：Simulink 中的離散環(huán)節(jié)都自帶有采樣器（輸入端）和零階保持器（輸出端）；后綴為m 命令文件名不能與后綴為mdl 仿真框圖文件名相同，否則m 文件不會(huì)執(zhí)行。（2）如果被控對(duì)象為 大純滯后對(duì)象。請(qǐng)重復(fù)上述步驟，并比較兩個(gè)被控對(duì)象PID 控制器的控制效果。控制度選為1.05，數(shù)字比例控制的采樣周期為min T =0.1s，仿真時(shí)間為100s。（

4、3）現(xiàn)在參考輸入改為方波信號(hào)，幅值為1，周期為2 秒（20 秒），占空比為50%，查看上述兩個(gè)不同被控對(duì)象的閉環(huán)控制系統(tǒng)輸出的跟蹤效果。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)寫出自己的設(shè)計(jì)思路；畫出電路圖；畫出流程圖。四、實(shí)驗(yàn)器材MATLAB矩陣實(shí)驗(yàn)室2013a，WINDOWS7環(huán)境。五、實(shí)驗(yàn)步驟1對(duì)小延遲被控對(duì)象進(jìn)行參數(shù)整定（1）數(shù)字比例控制利用Simulink 畫出PID 數(shù)字比例控制方框圖，如下圖所示?？刂破鲀H為數(shù)字比例控制，數(shù)字比例控制的采樣周期為mi n T =0.02s，仿真時(shí)間為10s。（2）求臨界增益cr k 、臨界周期cr T從零開始增加p k 值，直到系統(tǒng)輸出出現(xiàn)等幅振蕩，此時(shí)p k 值記為cr k

5、 ，相應(yīng)的振蕩周期cr T 記為臨界周期。（3）查表計(jì)算示波器選擇控制度為1.05，查表確定PID 參數(shù)值T、p k 、Ti、Td；編寫PID參數(shù)計(jì)算m 文件，計(jì)算出b0,b1,b2。m 程序如下。Kcr =？;Tcr =？;T = 0.014*Tcr;% 原始值kp = 0.63*Kcr;Ti = 0.49*Tcr;Td = 0.14*Tcr;ki = kp*T/Ti;kd = kp*Td/T;b0 = kp+ki+kd;b1 = -(kp+2*kd);b2 = kd;（4）觀察控制效果利用Simulink 畫出PID 數(shù)字控制方框圖，如下圖所示。運(yùn)行PID 控制，觀察控制效果（上升時(shí)間、超

6、調(diào)量、調(diào)整時(shí)間）。（4）微調(diào)參數(shù)微調(diào)參數(shù)p k 、Ti、Td，使控制效果更滿意。（5）跟蹤方波現(xiàn)在參考輸入改為方波信號(hào)，幅值為1，周期為2 秒，占空比為50%，查看控制系統(tǒng)輸出的跟蹤效果。如下圖所示。2對(duì)大延遲被控對(duì)象 進(jìn)行參數(shù)整定，重復(fù)上述步驟。數(shù)字比例控制的采樣周期為mi n T =0.1s，仿真時(shí)間為100s。方波信號(hào)，幅值為1，周期為20 秒，占空比為50%。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Kcr =8.12Tcr =1.65參數(shù)整定：跟蹤方波：七、實(shí)驗(yàn)分析。八、問題與建議1、在做第一個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)需要調(diào)制系統(tǒng)至等幅振蕩的圖像輸出，在調(diào)節(jié)時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意使用放大工具，載波等幅振蕩情況更為準(zhǔn)確。整定KP時(shí)選用二分查找的思路要快捷很多。2、在整定PID參數(shù)和跟蹤方波實(shí)驗(yàn)時(shí)，要注意調(diào)整三個(gè)參數(shù)的方法，應(yīng)當(dāng)是根據(jù)參數(shù)對(duì)圖像的影響趨勢(shì)調(diào)整，而不是隨意選取值。九、源程序*.mKcr =8.12;Tcr =1.65;T = 0.014*Tcr;% 原始值kp =