基于matlab的高階系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真

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1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：基于Matlab的高階系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真班級(jí)：電氣五班姓名：黨偉學(xué)號(hào)：201295014176指導(dǎo)教師：張小娟日期：2015年1月9日星期五31課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目基于Matlab的高階系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真設(shè)計(jì)要求一、高階系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求：1、建立高階系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。2、選擇PID控制方法對(duì)高階系統(tǒng)進(jìn)行控制。3、計(jì)算PID參數(shù)的整定結(jié)果。4、利用Simulink或M程序進(jìn)行仿真。二、設(shè)計(jì)步驟與要求1、闡述系統(tǒng)的工作原理。2、擬定高階系統(tǒng)電路組成框圖。3、進(jìn)行PID參數(shù)的整定。4、畫(huà)出高階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。5、寫(xiě)出設(shè)計(jì)性

2、實(shí)驗(yàn)報(bào)告。工作計(jì)劃1、2015.1.4-1.5搜集資料；2、2015.1.6-1.10電路設(shè)計(jì)；3、2015.1.10-1.12完成設(shè)計(jì)報(bào)告并提交指導(dǎo)教師：張小娟教研室主任：31目錄一：摘要二：PID控制的基本原理2.1PID控制的基本原理2.2PID控制具有以下優(yōu)點(diǎn)2.3控制方式三：simulink介紹3.1SIMULINK的模塊庫(kù)介紹3.2SIMULINK簡(jiǎn)單模型的建立3.3Simulink模塊庫(kù)簡(jiǎn)介四：設(shè)計(jì)步驟4.1系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)4.2PID參數(shù)設(shè)定說(shuō)明4.3儀表應(yīng)用與部驟框圖五：PID參數(shù)整定5.1PID經(jīng)典控制

3、分析5.2控制系統(tǒng)參數(shù)整定的基本要求31一：摘要隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法越來(lái)越多也越來(lái)越完善，溫度控制是無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,還是在日常生活中都起著非常重要的作用,特別是在城市集中供暖，學(xué)校等人口密集地方的供暖和熱水供應(yīng)方面都有廣泛應(yīng)用。然而，過(guò)低的溫度或過(guò)高的溫度都會(huì)使水資源失去應(yīng)有的作用,從而造成水資源的巨大浪費(fèi).特別是在當(dāng)前全球水資源極度缺乏的情況下,我們更應(yīng)該掌握好對(duì)水溫的控制,把身邊的水資源好好地利用起來(lái)。在現(xiàn)代冶金,石油,化工及電力生產(chǎn)過(guò)程中,溫度是極為重要而又普遍的熱工參數(shù)之一.在環(huán)境

4、惡劣或溫度較高等場(chǎng)合下,為了保證生產(chǎn)過(guò)程正常安全地進(jìn)行,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量,以及減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,節(jié)約能源,要求對(duì)加鍋爐水溫進(jìn)行測(cè),顯示,控制,使之達(dá)到工藝標(biāo)準(zhǔn),以單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)的爐溫控制系統(tǒng),可以同時(shí)采集多個(gè)數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)通過(guò)通訊口送至上位機(jī)進(jìn)行顯示和控制.那么無(wú)論是哪種控制,我們都希望水溫控制系統(tǒng)能夠有很高的精確度(起碼是在滿(mǎn)足我們要求的范圍內(nèi)),幫助我們實(shí)現(xiàn)我們想要的控制,解決身邊的問(wèn)題.隨著電子而當(dāng)行業(yè)的迅猛發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷改進(jìn),而且計(jì)算機(jī)和傳感器的價(jià)格也日益降低,可靠性逐步提高,用信息技術(shù)

5、來(lái)實(shí)現(xiàn)水溫控制并提高控制的精確度不僅是可以達(dá)到的而且是容易實(shí)現(xiàn)的.用高新技術(shù)來(lái)31解決工業(yè)生產(chǎn)問(wèn)題,排除生活用水問(wèn)題實(shí)施對(duì)水溫的控制已成為我們電子行業(yè)的任務(wù),以此來(lái)加強(qiáng)工業(yè)化建設(shè),提高人民的生活水平。溫度控制是無(wú)論是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,還是在日常生活中都起著非常重要的作用,特別是在城市集中供暖，學(xué)校等人口密集地方的供暖和熱水供應(yīng)方面都有廣泛應(yīng)用。無(wú)論在熱水溫度的要求方面還是出于安全考慮，鍋爐中必須要有水溫控制，而水溫控制在工業(yè)及日常生活中應(yīng)用廣泛,分類(lèi)較多,不同水溫控制系統(tǒng)的控制方法也不盡相同,其中以PID控制法最為常見(jiàn).然

6、而,單純的PID算法無(wú)法適應(yīng)不同的溫度環(huán)境,在某個(gè)特定場(chǎng)合運(yùn)行性能非常良好的溫度控制器,到了新環(huán)境往往無(wú)法很好勝任,甚至使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定,需要重新改變PID調(diào)節(jié)參數(shù)值以取得最佳的性能。二：PID控制的基本原理2.1PID控制的基本原理：PID控制概述當(dāng)今的自動(dòng)控制技術(shù)絕大部分是基于反饋概念的。反饋理論包括三個(gè)基本素：測(cè)量、比較和執(zhí)行。測(cè)量關(guān)心的是變量，并與期望值相比較，以此誤差來(lái)糾正和控制系統(tǒng)的響應(yīng)。在工業(yè)過(guò)程控制中95%以上的控制回路都具有PID結(jié)構(gòu)，而且許多高級(jí)控制都是以PID控制為基礎(chǔ)的。31PID控制器由比例單元（

7、P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。Gs=KP+K1S+KDS2.2PID控制的優(yōu)點(diǎn)與不足：（1）原理簡(jiǎn)單，使用方便，PID參數(shù)KP、KI和KD可以根據(jù)過(guò)程動(dòng)態(tài)特性變化，PID參數(shù)就可以重新進(jìn)行調(diào)整與設(shè)定。（2）適應(yīng)性強(qiáng)，按PID控制規(guī)律進(jìn)行工作的控制器早已商品化，即使目前最新式的過(guò)程控制計(jì)算機(jī)，其基本控制功能也仍然是PID控制。PID應(yīng)用范圍廣，雖然很多工業(yè)過(guò)程是非線(xiàn)性或時(shí)變的，但通過(guò)適當(dāng)簡(jiǎn)化，也可以將其變成基本線(xiàn)性和動(dòng)態(tài)特性不隨時(shí)間變化的系統(tǒng)，就可以進(jìn)行PID控制了。（3）魯棒性強(qiáng)，即其控制品質(zhì)對(duì)被控對(duì)象特性的變

8、化不太敏感。但不可否認(rèn)PID也有其固有的缺點(diǎn)。PID在控制非線(xiàn)性、時(shí)變、偶合及參數(shù)和結(jié)構(gòu)不缺點(diǎn)的復(fù)雜過(guò)程時(shí)，效果不是太好；最主要的是：如果PID控制器不能控制復(fù)雜過(guò)程，無(wú)論怎么調(diào)參數(shù)作用都不大。在科學(xué)技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，雖然涌現(xiàn)出了許多新的控制方法，但PID仍因其自身的優(yōu)點(diǎn)而得到了最廣泛