1、.自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)MATLAB 仿真。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)的實(shí)踐，掌握自動(dòng)控制理論工程設(shè)計(jì)的基本方法和工具。1內(nèi)容i1C1C2Q 為穩(wěn)態(tài)液體流量(m3 / sA輸入水流量對(duì)穩(wěn)態(tài)值的微小變化(m3 / s，i12Q AB流量對(duì)穩(wěn)態(tài)值的微小變化(m3/sQ B輸出水12流量對(duì)穩(wěn)態(tài)值的微小變化(m3/sh A的液位穩(wěn)態(tài)值(mh A11液面高度對(duì)其穩(wěn)態(tài)值的微小變化(mh2 B(mh2 為液B(mR2 A，B液阻(m /(m3 / s。設(shè)u 為調(diào)節(jié)閥開(kāi)度(m2。AB.Qi+Qih10+h1Ah20+h2B圖1某生產(chǎn)過(guò)程示意圖要求建立上述系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型；bode,乃示圖，階躍反應(yīng)曲線BP，PI，PD，PID

2、對(duì)原系統(tǒng)進(jìn)行極點(diǎn)配置，將極點(diǎn)配置在1j1j（極點(diǎn)可以不一樣）A（此處可以不帶極點(diǎn)配置；h2MATLAB對(duì)上述設(shè)計(jì)分別進(jìn)行仿真。（提示：流量 Q=液位 h/液阻 R，液箱的液容為液箱的橫斷面積，液阻 R=液面差變化h /流量變化Q ）2雙容液位對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的建立及MATLAB仿真過(guò)程一、對(duì)系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模.如圖一所示，被控參數(shù)h2 的動(dòng)態(tài)方程可由下面幾個(gè)關(guān)系式導(dǎo)出：ABC1dh1 dtdh2dtR1 h1 / Q1R2 h2 /Q2Qi Ku u消去中間變量，可得：d 2hTT2 T dh2 Ku1 2dt212dt2式中， C1 , C2 兩液槽的容量系數(shù) , R2 兩液槽的出水端阻力第一個(gè)容積

3、的時(shí)間常數(shù)T2 R2C2K Ku R2 _雙容對(duì)象的放大系數(shù)其傳遞函數(shù)為：G(S) H2(S) KU(S)T T S 2 T )S 11 212二對(duì)模型特性進(jìn)行分析，繪出 bode,奈氏圖，階躍反應(yīng)曲線當(dāng)輸入為階躍響應(yīng)時(shí)的 Matlab 仿真：令 T1=T2=6；K=1G(S) H2(S) 11U(S)S2 S1(6S 單位階躍響應(yīng)的 MATLAB 程序：.num1=1;den1=36 12 1;G1=tf(num1,den1); figure(1);step(G1);xlabel(時(shí)間(sec);ylabel(輸出響應(yīng));title(二階系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)); step(G1,100);運(yùn)行結(jié)

4、果如下：階躍反應(yīng)曲線：圖 1c;c(;=10s;s=45.5s; 最大超調(diào)量：(tp)=c()-c(/穩(wěn)態(tài)誤差分析：開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)G(S) H2(S) 1，穩(wěn)態(tài)誤差 1 ；U(S)S2S1ssMATLAB2nyquist(1,conv(6 1,6 1)精品精品精品) 如 1- 氣|io t !_B,I!nt,10紈p A口 乏 U 畫(huà)I.8-()l je l D !a l Eil 巨“ Yqu| s:1 口 agl08D820202U1葉- 2U1-0-D 5-D a 1_a-o6-o斗a-o6-o斗a ls圖 2在工程實(shí)踐中， 一 般 希望正相角裕度 r 為 45 60 培益裕度 K g z1

5、0 即k盧3 。當(dāng)系統(tǒng)為單位負(fù)反饋時(shí)的Bode 圖：用MATLAB 繪制的奈氏圖如下圖 所示， 其程序如下：sys= tf(1,conv(6 1,6 1);mar 驢n(sys);figure figu1e 1-它刻Eil巳 且d t !.iew 護(hù)沁rt I o呻 旦 氐 p 立n d叩 如p口 乏 U 參 1 恃 Q a 灼 皂 D 且 I iiiBode D1ogrm。塵如8Ep Vm - f 吐f ro 總) ,m- -1a 。塵如8Ep V。弝屯815。弝屯815 10-210一1n10F r e心 noY (心I 之勸1 01,i12 I ,D.E;,D.2 , I9 IlO扣10

6、10叨60tO田9010_l（2）PI 控制：P=6，I=0.4，D=0；精品精品1 l1 l1II|o o0 60 6 “1DIIII:o1031)40氏氏勸SJ9010):o(3) PD 控制： P=9 , I=O, D=S;1 41 2l 0GI.,i I I0 4,0 2|。 。10lIJOjIl;o310:(4) PID 控制： P= S, I=0.3, D=4;四系統(tǒng)極點(diǎn)配置在1 i; 1- i幾(S)K根據(jù)傳遞函數(shù)G(S)=U()22+(, +心1d22得微分方程 I21+ (T,心 h2飛）九K ,.lU2dt令九X2K+2x22K+2x22ll1l 2 _l-2-x12.x

7、.XuOK 十xl x2-22l TluOK 十xl x2-22l Tl-2l1-l2xxP日5極點(diǎn)配置：五設(shè)計(jì)一觀測(cè)器，對(duì)液箱 A 的液位進(jìn)行觀測(cè)建立狀態(tài)觀測(cè)器：精品精品.根據(jù)傳遞函數(shù)G(S) H2(S) KU (S )T T S 2 T )S 11 212得微分方程 T Td 2h2 T dh2 Ku1 2dt212dt22令h2 1,2 x2,2 2得狀態(tài)方程1 x22 1Tx T1 T2 x1TTKu1 21 1 2T 1 T x1 0 1 1 2u2 TTTTx2K1 2輸出： y x11 2 全維觀測(cè)器的建立：令G gg 2 01 g01A 1T T 1 11T T 2 g 12 g T1T2 2 2 12detIAdet 1T T2 g)112TT 1TT 2 g2T1T2T1T2期望特征式： 1 21 2f () ( a)( a) 2 2a a2(a）2對(duì)比 1 式和 2 式，得.T1 T2 g 2aTT21 21g a 得g 1 T T a 211 2g 2a T1 T22TT1 2G gg 2 所以全維狀態(tài)觀測(cè)器得方程是 (AGC)G(y)01T T (y) 0 u 12 ggK TTTT2 21 21 2.A溶液的液位建立數(shù)學(xué)模型R1=R2=1;c1=c2=1;u dh1dt dh2dtx1 h1 ; x2 h2 ; 101 u11x20 x2