控制系统仿真实验二报告.doc

这篇文档是关于控制系统仿真实验的报告，主要探讨了面向结构图的仿真方法以及考虑调节阀饱和特性的差异。实验目的是让参与者掌握控制系统闭环仿真技术、面向结构图的离散相似法原理和MATLAB中C2D函数的使用，以及双线性变换的原理。 在实验内容中，设定了一组参数，如控制器增益Kp、积分时间Ti、系统时间常数T、以及调节阀的相关参数。通过编写仿真程序，模拟了无扰动情况下给定值阶跃响应的实验。当设置Kp=1.78，Ti=85s，T=10s，目标水位阶跃变化80%，没有外部扰动时，进行了仿真实验并绘制了响应曲线。 实验中提到了两个思考问题。在未考虑调节阀饱和特性时，水箱液位快速上升至预期值，但这种现象在工业上是不允许的。因为阀门开度有实际限制，不会超过100%，在仿真中超出此范围的结果在现实世界中是无法实现的。对比考虑和不考虑调节阀饱和特性的结果，发现当考虑饱和特性后，水位响应曲线更为平缓，这反映了实际系统中的限制对控制效果的影响。 实验中使用了MATLAB的C2D函数来将连续系统转换为离散系统，这是双线性变换的一个应用。通过这种变换，可以将连续时间的系统模型转换为适合数字控制器的离散时间模型，以便于计算机进行仿真。 在仿真实验过程中，利用状态空间模型计算了系统的动态响应，其中包括了控制器、被控对象以及输入输出信号的更新。通过迭代过程，模拟了系统在不同时间点的行为，并记录了液位变化情况。 总结来说，这个实验报告详细介绍了基于结构图的控制系统仿真实验，涉及了控制系统设计的关键概念，如控制器参数的设定、系统模型的离散化处理以及调节阀饱和特性对系统性能的影响。这些知识对于理解和应用控制理论在实际工程中具有重要意义。通过这样的实验，学生可以更好地理解控制系统的动态行为，为实际的控制系统设计和优化打下坚实的基础。