matlab控制系统仿真课程设计 (2)

串级控制系统

单回路控制系统

答：比较两控制系统单位阶跃响应可得到串级控制系统的效果比较好。原因：串级控制系统改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率，具有较强的抗干扰能力，具有一定的自适应能力，能够准确及时地对系统的扰动进行校正，防止扰动对系统的影响。

(3)． 反馈前馈控制系统的设计及仿真。

（a） 已知被控对象传函W0(s) = 1 / (s+s + 1)，干扰通道传函Wf(s) = 1 / (s

+2s + 5)，前馈随机干扰信号幅值 = 50， 频率 = 10。

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（b） 确定前馈控制器的传函Wm(s)，并画出反馈前馈控制系统的系统方框图及 相应的单回路控制系统的方框图。

（c） 用MatLab的Simulink画出上述两系统。

反馈前馈控制系统

单回路控制系统

（d） 选PID调节器的参数使系统的控制性能较好，并画出相应的单位阶约响应曲线。

PID调节器传函：Wc(s)=30(10s+1) / (5s+1) 设干扰源幅值为50，频率为10 Hz

单回路控制系统 单回路控制系统细节部分

反馈前馈控制系统 反馈前馈控制系统细节部分

（e） 比较单回路控制系统及反馈前馈控制系统在相同的单位阶约扰动下的响应

曲线，并说明原因？

答：单回路与前馈反馈系统的响应差别不是很大，由上图可知不加前馈时，系统受到干扰较严重，加上前馈之后，可使系统不受干扰的影响。

前馈反馈复合控制系统既发挥了前馈作用，可及时克服主要扰动对被控量影响，又可保持了反馈控制能克服多个扰动的影响。

(4)． 采用Smith 补偿器克服纯滞后的控制系统的设计及仿真。 (a) 已知被控对象传函 W(s) = e

0

- 4 s

/ (20s + 1)。

(b) 画出采用Smith 补偿器的反馈控制系统的系统方框图及相应的单回路控制系统的方框图。

(c) 用MatLab的Simulink画出上述两系统。

采用Smith补偿器的反馈控制系统

单回路控制系统

(d) 选PID调节器的参数使采用Smith 补偿器的反馈控制系统的控制性能较好，并画出相应的单位阶约响应曲线。PID调节器传函：Wc(s)=40 /（2s+1）

(e) 比较单回路控制系统及采用Smith 补偿器的反馈控制系统在相同的单位阶跃扰动下的响应曲线，并说明原因？

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