实习总结]自动控制原理实习报告

实习总结]自动控制原理实习报告内容摘要：

: 5 3 . 5 d e gF r e q : 0 . 1 3 5 r a d / s e cF r e q u e n c y ( r a d / s e c ) 1 0 0 5 0050G . M . : In fF r e q : In fS t a b le lo o pO p e n L o o p B o d e E d it o r ( C ) 0 . 2 0 . 1 5 0 . 1 0 . 0 5 0 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 . 100 . 10 . 20 . 30 . 4R o o t L o c u s E d it o r ( C )R e a l A x is Ti=5 0 50 100 150 200 250 300 35000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 41 . 61 . 8S t e p R e s p o n s eT im e ( s e c )Amplitude 103102101100 1 8 0 1 3 5 9 0P . M . : 1 2 . 1 d e gF r e q : 0 . 1 7 5 r a d / s e cF r e q u e n c y ( r a d / s e c ) 4 0 2 00204060G . M . : In fF r e q : In fS t a b le lo o pO p e n L o o p B o d e E d it o r ( C ) 0 . 2 0 . 1 5 0 . 1 0 . 0 5 0 0 . 5 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 . 100 . 10 . 20 . 30 . 40 . 5R o o t L o c u s E d it o r ( C )R e a l A x is Ti=10 0 20 40 60 80 100 12000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4S t e p R e s p o n s eT im e ( s e c )Amplitude 103102101100101 1 8 0 1 3 5 9 0P . M . : 3 5 d e gF r e q : 0 . 1 4 8 r a d / s e cF r e q u e n c y ( r a d / s e c ) 1 0 0 5 0050G . M . : In fF r e q : In fS t a b le lo o pO p e n L o o p B o d e E d it o r ( C ) 0 . 2 0 . 1 5 0 . 1 0 . 0 5 0 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 . 100 . 10 . 20 . 30 . 4R o o t L o c u s E d it o r ( C )R e a l A x is Ti=20 0 10 20 30 40 50 60 7000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4S t e p R e s p o n s eT im e ( s e c )Amplitude 102101100101 1 8 0 1 3 5 9 0P . M . : 5 3 . 5 d e gF r e q : 0 . 1 3 5 r a d / s e cF r e q u e n c y ( r a d / s e c ) 1 0 0 5 0050G . M . : In fF r e q : In fS t a b le lo o pO p e n L o o p B o d e E d it o r ( C ) 0 . 2 0 . 1 5 0 . 1 0 . 0 5 0 0 . 4 0 . 3 0 . 2 0 . 100 . 10 . 20 . 30 . 4R o o t L o c u s E d it o r ( C )R e a l A x is Ti=50 S t e p R e s p o n s eT im e ( s e c )Amplitude0 50 100 150 200 250 30000 . 10 . 20 . 30 . 40 . 50 . 60 . 70 . 80 . 91 103102101100101 1 8 0 1 3 5 9 0 4 5P . M . : 6 7 . 3 d e gF r e q : 0 . 1 2 9 r a d / s e cF r e q u e n c y ( r a d / s e c ) 1 0 0 5 0050G . M . : In fF r e q : In fS t a b le lo o pO p e n L o o p B o d e E d it o r ( C ) 0 . 2 0 . 1 5 0 . 1 0 . 0 5 0 0 . 2 0 . 1 5 0 . 1 0 . 0 500 . 0 50 . 10 . 1 50 . 2R o o t L o c u s E d it o r ( C )R e a l A x is 理论系统性能指标 比例增益 调节时间 上升时间 超调量 % 峰值时间 稳态值 稳态误差 Ti=5 16 1 0 Ti=10 1 0 Ti=20 13 1 0 Ti=50 147 —— —— 1 0 实际系统性能指标 比例增益 调节时间 上升时间 超调量 % 峰值时间 稳态值 稳态误差 Ti=5 22 Ti=10 Ti=20 12 Ti=50 分析与讨论： PI调节变比例 ： 比较以上系统的性能数据不难发现，在积分时间常数固定的条件下，改变 Kp 的 值与纯比例作用大致相同，唯一不同的是积分作用可以消除余差，从而系统的稳态误差为 0。 PI调节变积分 ： 随着积分时间常数的增大，调节时间呈现一定的增长趋势，上升时间也逐渐增大，峰值逐渐减小，超调量逐渐减小，峰值时间逐渐增大，而稳态误差为 0。 从而可以得出结论： 只要积分作用存在就不会存在稳态误差。 积分时间常数越小，积分作用越明显，系统的稳定性越差。 当 Ti= 5时， 系统已经不稳定。 但是由于数据采集卡的限幅作用，实际电路依然稳定。 PI 控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位 于 s域左半平面的开环零点。 位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差改善系统的稳态性能，而增加的负实零点则用来减小系统的阻尼程度，缓和 PI 控制器极点对系统的稳定性及动态过程产生的不利影响。 由分析可知，比例积分控制为无偏差控制，无稳态误差。 随着积分系数 Ti 的增大，积分作用减弱，当 Ti过小时，积分作用很强。 实验结论 ： PI作用是 P 和 I 作用的综合， PI与 P 相比 ， 加入积分作用可以消除稳态误差， 可使系统稳定性下降，动态响应变慢 ， 随着积分时间的增加，积分作用减弱，当积分时间增加到一定程度时，可 以完全看成比例作用，由图 像 比较可知， Ti越小，积分作用越强，使其稳定性变差，但能较早的跟踪设定值。 随着积分系数 Ti的增大，积分作用减弱，当 Ti 过小时，积分作用很强。 误差分析： 5. 实际电路中虽然接入滤波电容，但是依然有毛刺产生，造成在响应曲线上读数时产生一定的误差； 6. 实际电路产生的阶跃响应曲线无法保证从 0 开始，初始时刻总会有一定的偏差，会影响后续的读数； 7. 实际电路采用离散采样控制，在输入输出上会产生一定的滞后效应； 8. 实际电路中所选的元器件并不是严格不变的，他们受周围环境变化的影响。 采用 PID 控制，分析不 同参数下，控制系统的调节效果。 比较实际控制效果与仿真控制效果的差异，并分析原因。 分别对不同 K,Ti 与 Td 下的理论系统进行阶跃响应仿真，并与相应模拟系统阶跃响应进行对比 PID 变微分（ Kp=2 Ti=10） Td= 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4S t e p R e s p o n s eT im e ( s e c )Amplitude Td=1 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4S t e p R e s p o n s eT im e ( s e c )Amplitude Td=2 0 10 20 30 40 50 60 70 80 9000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4S t e p R e s p o n s eT im e ( s e c )Amplitude Td=3 S t e p R e s p o n s eT im e ( s e c )Amplitude0 10 20 30 40 50 60 70 80 9000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4 Td=5 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4S t e p R e s p o n s eT im e ( s e c )Amplitude Td=20 S t e p R e s p o n s eT im e ( s e c )Amplitude0 50 100 15000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4X : 3 9 . 2Y : 1 . 3 5 7 理论 系统性能指标 比例增益 调节时间 上升时间 峰值 超调量 % 峰值时间 稳态值 稳态误差 Td= 1 0 Td=1 21 1 0 Td=2 1 0 Td=3 1 0 Td=5 1 0 Td=20 1 0 实际系 统性能指标 比例增益 调节时间 上升时间 峰值 超调量 % 峰值时间 稳态值 稳态误差 Td= Td=1 Td=2 Td=3 Td=5 Td=20 实验分析： 随着 Td 的增大，调节时间先 减小 后 增大 ；上升时间越来越大；峰 值逐渐减小，但当 Td=50 时，峰值突然变大；理论曲线超调量逐渐减小，但实际的曲线超调量是先增大后减小的；峰值时间不断增大。 从而可以得出结论： 微分时间常数越大，微分作用越明显，系统的稳定性越好，但当微分时间 5。