过程控制与自动化仪表教学课件作者倪志莲龚素文主编过程控制-第二章节课件幻灯片.ppt

过程控制与自动化仪表 * 2.4 MATLAB的仿真软件Simulink及其应用 2.4.1 Simulink仿真软件简介 3．系统输入模块库（Sources） Clock：输出当前仿真时间； Constant：常量输入； In1：为子系统或其他模型提供输入端口； Pulse Generator：产生脉冲信号； Ramp：产生斜坡信号； Step：产生阶跃信号； Sine Wave：产生正弦波信号。 过程控制与自动化仪表 * 2.4 MATLAB的仿真软件Simulink及其应用 2.4.1 Simulink仿真软件简介 4．系统输出模块库（Sinks） Display：实时数字显示模块； Floating Scope：浮动示波器模块； Out1：输出端口模块； Scope：示波器模块； To File：将仿真数据写入.mat文件； To Workspace：将仿真数据输出到MATLAB工作空间； XY Graph：使用MATLAB图形显示数据。 过程控制与自动化仪表 * 2.4 MATLAB的仿真软件Simulink及其应用 2.4.2 用Simulink建立系统模型及仿真 【例2-14】 应用Simulink对下列系统建模，并进行系统仿真分析（求其单位阶跃响应曲线）。 1.建立系统的仿真模型： 过程控制与自动化仪表 * Simulink仿真实例 2. 仿真效果： 机械工业出版社 二O一四年九月 Thank You! 过程控制与自动化仪表 * 2.3自动控制系统的基本分析方法 2.3.1 时域分析法 4．稳态误差 （1）系统稳态误差的概念 由此，系统误差为 上图可知，系统实际输出量为 可得系统误差 过程控制与自动化仪表 * 2.3.1 时域分析法 4．稳态误差 （1）系统稳态误差的概念 2.3自动控制系统的基本分析方法 式中，输入量产生的误差 扰动量产生的误差 当 时， 的极限值即为稳态误差，即 拉氏反变换 拉氏反变换 + 过程控制与自动化仪表 * 2.3自动控制系统的基本分析方法 2.3.1 时域分析法 4．稳态误差 （2）系统稳态误差与系统型别、系统开环增益间的关系 设控制系统的传递函数为 当 时，除 和 外，其他各项均趋于1。稳态误差取决于比例和积分环节。 若 过程控制与自动化仪表 * 2.3.1 时域分析法 4．稳态误差 （2）系统稳态误差与系统型别、系统开环增益间的关系 2.3自动控制系统的基本分析方法 系统的跟随稳态误差 系统的扰动稳态误差 过程控制与自动化仪表 * 2.3.1 时域分析法 4．稳态误差 （2）系统稳态误差与系统型别、系统开环增益间的关系 2.3自动控制系统的基本分析方法 结论： 1）系统的稳态误差与系统中所包含的积分环节的个数v（或v1，下同）有关，因此工程上往往把系统中所包含的积分环节v的个数称为型别，或无静差度。 若v＝0，称为0型系统（又称零阶无静差） 若v＝1，称为Ⅰ型系统（又称一阶无静差） 若v＝2，称为Ⅱ型系统（又称二阶无静差） 2）对同一个系统，由于作用量和作用点不同，一般说来，其跟随稳态误差和扰动稳态误差是不同的。对随动系统来说，前者是主要的；对恒值控制系统，则后者是主要的。 过程控制与自动化仪表 * 稳态误差计算举例 已知系统的结构图如图所示，已知输入信号r(t)=t ，扰动信号d(t)=0.5 ，试计算系统的稳态误差。 【解】由系统的结构图可知： 则 总稳态误差为 过程控制与自动化仪表 * 2.3.2 频率特性法 1．频率特性的基本概念 2.3自动控制系统的基本分析方法 频率特性法是控制理论中常用的另一种分析方法，它通过系统开环频率特性的图形来分析闭环控制系统的暂态特性和稳态特性。 结论：一个稳定的线性系统，模 M和相位φ都是角频率ω的函数 。 过程控制与自动化仪表 * 2.3自动控制系统的基本分析方法 2.3.2 频率特性法 1．频率特性的基本概念 幅频特性 相频特性 幅相频率特性 （简称：频率特性） 传递函数与频率特性的关系 过程控制与自动化仪表 * 2.3自动控制系统的基本分析方法 2.3.2 频率特性法 2．频率特性的表示方式 （1）数学式表示方式 极坐标式 直角坐标式 指数式 幅频特性 相频特性 过程控制与自动化仪表 * 2.3自动控制系统的基本分析方法 2.3.2 频率特性法 2．频率特性的表示方式 （2）图形表示方式 1）极坐标图（奈氏图） 根据频率特性的极坐标表示式， G(jω）=|G(jω)|∠G(jω)= 计算当ω从0→∞变化时，每一个ω值所对应的幅值M(ω）和相位 将它画在极坐标平面上 过程控制与自动化仪表 * 2.3自动控制系统的基本分析方法 2.3.2 频率特性法 2．频率特性的表示方