自动控制原理实习报告

《自动控制原理》课程设计

[设计结果]

任务一：双容水箱对象的建模、仿真、控制系统分析与设计

1．建立二阶水箱液位对象模型

(1)用机理建模（白箱）方法建立系统模型并线性化

非线性模型建立：控制作用为U 控制调节阀LV1001的开度，从而控制第1个水箱的液位H1和第2个水箱的液位H2，控制作用U 和调节阀管道上的流量之间的关系为Q1=K1*U1，建立该二阶水箱的状态空间表达式描述的数学模型

11121

2232

21(1(d dH K U Q K U dt A dH K U K U dt A y H =+-==

模型线性化：对微分方程进行增量化，并在工作点处进行线性化

首先求解工作点的系统参数

11223K 0

K 0d U Q K U K U U +-=-=

然后对微分方程中的各变量用相应的增量代替

1111121

22321(U +1(d d d H K Q Q K U K U dt A d H K U K U dt A ∆=+∆+∆-∆=

其次将上述微分方程进行线性化

111111221212223321(U +1(d d d H K Q Q K U K U K U dt A d H K U K U K U K U dt A ∆=+∆+∆-∆=-

最后得到线性化的微分方程

1111212122321(1(d d H Q K U K U dt A d H K U K U dt A ∆=∆+∆-∆=

代入系统参数和工作点参数，忽略干扰Qd 的影响，进行拉式变换得最终传递函数为

1116202.1)()(1+=∆∆s s u s H ，()12.128)1116(466.1)()(2++=∆∆s s s u s H

(2)用试验建模（黑箱）方法辨识被控对象数学模型

对已稳态系统输入10%正负阶跃信号，采集数据得（红色曲线对应输入变量U ，绿色与蓝色曲线分别对应输出变量H2与H1）其响应为下图：