计算机控制技术大作业2.pdf

宁波大学答题纸 （2012 —2013 学年第 2 学期） 课号： 课程名称：计算机控制技术 改卷教师： 史旭华 学号： 116040069 姓 名： 覃坤勇 得 分： 大作业（二） 下图为氧化炉对象，工艺要求氧化炉内的反应温度恒定，一般通过氧化炉的氨气和 氧气比恒定来实现，但氨管压力波动会影响氨气流量变化，空气含氧量会随环境发生变 化。被控量为氧化炉温度，调节量为氨气管道阀门 1、确定被控对象，输出量和控制参数 2、给出对象模型的建立方法 3、如对象具有一阶惯性和纯滞后，给出合适的控制方案 4、给 MATLAB下 的最少拍和PID控制的对比效果 答： （1）被控对象：氧化炉；输出量：氧化炉内温度；控制参数：氨空比； （2）对象模型的建立方法为：首先视整个氧化炉系统为一个“黑箱子”，先给定一个 阶跃的输入函数，测量出其输出的响应曲线，然后观察其响应曲线，确定其超调量，调 节时间等参数，可以按照我们已知的数学模型拟合出我们所需要的数学模型。而且在确 定其控制对象后，控制方法的参数可以用扩充临界比例法和扩充响应曲线法调整。而扩 充临界比例法需要系统闭环运行，而且要将比例系数调整到使得系统产生等幅振荡，在 这个场合是不允许的；而扩充响应曲线法不需要系统闭环运行，只需在开环状态下测定 系统的阶跃响应曲线。为此，在实际应用时，可以使用扩充响应曲线法整定参数。 （3）方案分析与选择： 控制算法 效果 模拟化数字PID控制 控制复杂且效果不一定好，当θ /Tm （最大时间常数） 0.5时，采用常规PID控制难以得到良好的控制 Smith 纯滞后补偿控 将模型加入到反馈控制系统中，有延迟的一部分用于抵 制 消被延迟了θ 的被控量，无延迟部分反映到调节器，让 调节器提前动作，从而可明显地减少超调量和加快调节 过程。但是该方式对系统受到的负荷干扰无补偿作用， 且控制效果严重依赖于对象的动态模型精度，特别是纯 滞后时间 达林算法 针对多数工业过程具有纯滞后特性，解决θ /Tm 0.5 时常规PID控制的难题，能使被控对象输出没有超调量或超调量 很小 由于被控对象具有纯延时特性，导致控制系统的稳定性降低，过渡过程变坏，采用 常规PID算法难以获得良好的系统性能，而Smith纯滞后补偿控制法对于对象的动态模 型精度依赖严重，因此使用达林算法。 （4）首先确立其对象模型为 其广义传递函数为 其simulink 图形为： 其PID控制曲线为：其中K =0.2 K=1 K =0 P I D 其最小拍图形为： 由图像分析可知，系统在第一拍后达到稳定。