常规控制系统的计算机优化和仿真比较.doc

分类号　　　　　　　　　　　　 郑州电力高等专科学校 毕 业 设 计（论 文） 题　　　　目常规控制系统的计算机优化和仿真比较　　　　　 并列英文题目　　　　　　　　　　　　　　 系 部　动力工程系　　　 专 业 生产过程自动化技术 姓　名　　　 　 班 级　热自0801　　　　　　 指导教师　 　　　　 职 称　　　　　　　 论文报告提交日期　2011-6-　　　　　　 郑州电力高等专科学校 摘要：本次设计结合我们所学的热工自动控制系统和控制原理，主要是对三个常规控制系统（单回路控制系统、串级控制系统、导前微分控制系统），运用Visual Basic语言进行编程进行整定，并根据已给出的五个优化整定准则，从控制系统的三个方面四个指标着手，对内扰、外扰和给定值扰动下的控制系统进行优化，从而得出相应指标下的最优值。利用Visual Basic绘图软件绘出图形进行比较。结合整定过程对三个常规控制系统的特点进行综合分析比较，从而总结出单回路控制系统、串级控制系统、导前微分控制系统各自的优缺点。 关键词：常规控制系统 优化 优化准则 比较 Abstract： Key Words: control system 目录 前言………………………………………………………. 常规控制系统优化的相关概念……………………… 优化…………………………………………………… Z变换………………………………………………… 四个积分误差准则和Ts指标准则…………………… 单回路控制系统优化整定分析……………………… 单回路控制系统的组成原理方框图………………… 单回路控制系统加扰动的优化整定与比较………… 串级控制系统优化整定分析…………………………. 串级控制系统的组成原理方框图…………………… 串级控制系统的整定思路…………………………… 串级控制系统加扰动的优化整定与比较…………… 导前微分控制系统优化整定分析…………………… 导前微分控制系统的组成原理方框图……………… 导前微分控制系统的整定思路……………………… 导前微分控制系统加扰动的优化整定与比较……… 三个控制系统在Ts指标下的整定比较分析……. 第一节 控制系统在给定值扰动下的比较分析……………… 第二节 控制系统在内扰扰动下的比较分析………………… 第三节 控制系统在外扰扰动下的比较分析………………… 第四节 比较结论……………………………………………… 第七章 结束语 附录 参考文献 第一章 前言 本次设计，我们主要是针对常规控制系统中最常见的三个控制系统：单回路控制系统、串级控制系统和导前微分控制系统优化和整定，并在初步整定结果的基础上加上给定值扰动、内扰或者是外扰，用五个整定准则再次进行整定，根据整定的结果进行综合评价与分析。整个优化整定过程是在Visual Basic的环境下进行的，系统是在我们编好的程序下自动整定的，这也体现了我们自动控制的意义。 本论文共有七个章节，第一章节是前言，是对我们的这次设计所做的总述；第二章节是常规控制系统优化的相关概念，大体上简单介绍了整定过程中用到的知识、准则等；第三、四、五章节分别是单回路控制系统、串级控制系统和导前微分控制系统优化整定分析，是用五个准则优化整定好后，运用Visual Basic绘图程序显示出数据、结果和图形，根据显示的数据图形绘出表格，进行比较与分析；第六章是对三个控制系统在Ts指标下的综合比较与分析，并评价其优缺点；第七章节是结束语，是做本次毕业设计的总结以及设计心得。 本次设计论文由芮玉杰老师精心指导， 第二章 常规控制系统优化的相关概念 本章节是常规控制系统优化的相关概念，大体上简单介绍了整定过程中用到的知识、概念和准则等，以供下文参考。 第一节 优化 Ⅰ、优化概念 控制系统参数整定的本质是系统优化，所以优化也是指调节器的参数整定，使调节器的参数和对象的动态特性（动态特性就是对象的某一输入量变化时，其被控参数随时间变化的规律。）达到最佳匹配，从而得到理想的调节品质（过渡过程时间ts、稳态偏差ess、衰减率Ψ、超调量Dp）。 Ⅱ、优化的理论方法 本次设计中运用了很多次优化，优化的理论方法有： 瞎子爬山法 0.618法，又叫黄金分割法（一维优化），非常适用于单峰曲线 的控制系统，对于多峰的不适用。 分段优化（二维或二维以上优化），通俗的讲也就是区间寻优， 分级优化，第一级的区间分成N段，计算点就是N+1个，N要足够大，计算后观察数据进行比较就可以得到最值，最值的两边即为第二级区间，然后再进行第二级优化，或三级等等。 Ⅲ、优化的初级实践 在刚开始的毕业设计中，我们所做的初级优化实践是解代数方程和求代数方程的最值。 ①解代数方程：x^5-4*x