北华大学毕业设计（论文）
5.4 SIMULINK的简介
SIMULINK 有两个明显的功能:仿真与连接,亦即可以利用鼠标器在模型窗口上画出所需的控制系统模型,然后利用该软件提供的功能来对系统直接进行仿真。很明显,这种做法使得一个很复杂系统的输入变得相当容易。
SIMULINK为用户提供了方框图进行建模的图形接口,采用这种结构画模型就像你用笔和纸来画一样容易。它与传统的仿真软件包用微分和差分方程建模相比,具有更直观、方便、灵活的优点。SIMULINK包含有Sinks(输出方式) 、Source(输入源) 、Linear(线性环节) 、Nonlinear(非线性环节) 、Connections(连接与接口) 和Extra(其它环节) 子模型库,而且每个子模型库中包含有相应的功能模块。
在定义完一个模型以后,用户可以通过SIMULINK的菜单或MATLAB命令窗口键入命令来对它进行仿真。菜单方式对于交互工作非常方便,而命令行方式对于运行一类仿真非常有用。采用Scope模块和其它的画图模块,在仿真进行的同时,就可观看到仿真结果。除此之外,用户还可以在改变参数后能迅速观看系统中发生的变化情况。仿真的结果还可以存放到MATLAB的Workspace(工作空间) 里做事后处理。
5.5 使用MATLAB对实验结果进行仿真
图5.1 串级系统的仿真系统图
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图5.1中的所有参数如下： 回流量与塔温的传递函数：
G1(s)?0.0529s(8.5s?1)
蒸汽流量变送器的转换系数： ?W=0.35 温度变送器的转换系数： ??0.0333
H执行器函数：
G3(s)?4.50.3895s?1
下面是串级PID参数的确定过程：
先整定副环PID参数，图5.2、5.3是副环整定输出图。
图5.2 串级副环初步整定输出图
上图中曲线衰减比不成4:1，Kp（20）值过大所致。减小Kp值得到下图：
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图5.3 串级副环调节输出图
图5.3中，达到4:1系统衰减曲线的要求。此时副PID参数为：Kp=1，Ki=16。
图5.4 串级主环路初步整定图
图5.4中稳定性差，超调量大，精度不高。减小Kp值可以使超调量减小些此时Kp=80。如图6.5所示：
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图5.5 串级系统的输出曲线图
图5.5是最终的调解结果，此时的主PID参数为：Kp=40，Ki=0.06。
图5.6 串级加入干扰调节输出图
串级控制系统的控制输出曲线图如图5.6所示；在150S时加入干扰（10）分析得：系统调节时间为70S，超调量为0.66%。
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图5.7 前馈—串级系统的仿真系统图
图5.7中的所有参数如下： 回流量与塔温的传递函数：
G1(s)?0.0529s(8.5s?1)
蒸汽流量变送器的转换系数： ?W=0.35 温度变送器的转换系数： 执行器函数：
G3(s)?4.50.3895s?1
??0.0333H
进料流量变送器的转换系数： PID(Kp)=0.09
进料流量与塔温的传递函数：
2.11s?0.07476.7s2?s
在前馈—串级中，PID参数的整定和串级的过程相同，先整定副PID，后整定主
G2(s)?PID。图5.8是前馈—串级副PID的整定输出图。图中的副PID参数Kp=9，Ki=0.1。
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