发布时间 : 星期六 文章计算机控制课程设计温度控制系统的设计与实现)更新完毕开始阅读98187465534de518964bcf84b9d528ea80c72f18
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在力控组态环境下设定一个周期性的脉冲信号使固态继电器周期性通断，给电水壶加热。如图2-3所示。
图2-3 加入水壶的脉冲信号
跟据测试建模原理，再输入端施加周期性时钟脉冲激励，得到矩形脉冲响应曲线，再根据阶跃输入与脉冲输入的关系，即线性叠加定理，画出阶跃响应曲线，从而求出对象的数学模型，阶跃响应曲线如图2-4所示：
图2-4 阶跃响应曲线与脉冲响应曲线
由图2-4和实验数据可以得到：
y(∞)=95 y(0)=12
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PWM脉冲波形的占空比为0.8，可以得到脉冲输入△u ，即△u=0.1
可以得到 K= 95?120.1=830
首先将y(t)转化为无量纲形式y﹡(t),即
y﹡(t)=
若选择y﹡()=0.39， y﹡()=0.63，则可得 则有 T=2(
)=4010；=2
=35
u 2 ( t ) ? ? u 1( t ? ? ) u ( t ) ? u 1( t ) ? u 2 (t ) ? u 1 (t ) ? u 1 (t ? ? ) g (t ) ? y 1 ( t) ? y 2 ( t) ? y 1( t ) ? y 1 ( t ? ? ) y 1 ( t ) ? g ( t ) ? y 1 ( t ? ? )
计算阶跃响应数据，并画出其曲线，如图2-3所示，
求得数学模型： ? ? s G ( s ) ? Ke
Ts ? 1 830
G (s ) ? 4010 s ? 1 e?35s
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2-24）2-25）2-26）2-27） 2-28） （
（
（ （
（
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第三章 控制策略设计及仿真研究
3.1 控制策略设计
前一章我们已经对被控对象建立了数学模型，接下来则需对温度对象进行控制算法的设计。在这里我们采用典型I型系统的设计法。
1．调节器设计基本思路
作为工程设计方法，首先要使问题简化，突出主要矛盾。简化的基本思路是，把调节器的设计过程分两步：
第一步，先选择调节器结构，以确保系统稳定，同时满足所需的稳态精度。 第二步，在选择调节器参数，以满足动态性能指标。
这样做，就把稳、准、快、抗干扰之间相互交叉的矛盾问题分成两步来解决，第一步先解决主要矛盾——动态稳定性和稳态精度，然后在第二步中在进一步满足其他性能指标。
在选择调节器结构时，只采用少量的典型系统，他的参数与系统性能指标的关系都已经事先找到，具体选择参数时只需按现成的公式和表格中的数据计算一下就可以了。
2. 典型系统
自动控制理论已证明，0型系统在稳态时是有差的，而III型和III型以上系统很难稳定的。因此，通常为了保证稳定性和一定的稳态精度，多用I型和II型系统。
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作为典型I型系统，其开环传递函数选择为
G(s)?830e?35s4010s?1它的闭环系统结构如图3-1所示，而图3-2 表示的它的开环对数频率特性。选择它作为典型系统不仅是因为其结构简单，而且对数幅频特性的中频段为-20dB/dec的斜率穿越零分贝线，高频段以-40dB/dec衰减，只要参数的选择能够保证足够的中频段宽度，系统就一定稳定，且有足够的稳定余量。要做到这一点，应该满足：
1?? c （3-1）
T ? c 1 （3-2） T ? tg ? 1? T ? 45 ? （3-3）
c
?1相角裕度为： ? ? 180 ? ? 90 ? ? tg ? c 90 ? ? tg ? 1? c T ? 45 ? （3-4） T ?图3-1 闭环系统结构图
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