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过程控制工程课程设计报告

设计题目：微分先行控制系统

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目录

一、微分先行系统控制仿真简介………………………………2

二、微分先行控制仿真实例……………………………………2

三、微分先行控制仿真步骤及MA怎么种土豆 TLAB仿真图………………3

四、实验分析……………………………………………………9

五、实验心得……………………………………………………9

六、参考文献……………………………………………………10

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一、微分先行系统控制仿真简介

在PID控制规律中,微分作用具有超前调节领导新年致辞 特点。在对大时延过

程控制时,应突出PID调节器中的微分作用。微分先行PID调节器与

普通的PID调节器相比,创意旅游 能提高控制速度,减小超调量,较大程度提高

时延过程控制品质。所以PID控制器中采用微分先行控制是一种简单

易行的方案。在PID控制器中,微分是按偏差变化速度提供控制作用,

它对克服超调现象能起较大作用。

二、微分先行控制实例

微分先行控制综合仿真实例，才有微分先行控制方法对恒温温箱

的恒温过程进行控制。其中，输入量为燃油量，输出量为温度。

设系统属性模型为：





42

41

sYs

e

Xss







则微分现象控制系统的方框图为9-2所示。为了对吧，图9-1列出来

采用串联PID策略时的控制系统方框图。

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4

2

1

41

XsYs

s

I

PD

K

KT

ss









图9-2

4

2

41

XsYs

s

I

P

K

Ke

ss









1

D

Ts

图9-1

三、微分先行控制仿真步骤及MATLAB仿真图

参数设定

此处采用稳定边界发整定系统，并先借常规PID形式进行，然

后再利用常规PID与现在所用PID形式之间的关系，将常规PID形式

转化为当前所用的形式，从而实现控制系统参数设定。

采用常规PID形式时，控制系统的Simulink仿真框图如图9-3

所示。

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图9-3

先令0

I

K





，

0

D

K





，调整P

K



是系统等振荡，即系统临界稳定状

态。得到如图9-4的MATLAB仿真图

图9-4

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采用串联PID方式时，系统阶跃分析的Simulink框图如图9-5拉吊突击

图9-5

PID模块方框图

KD模块方框图

由9-5的图可以得出MATLAB仿真图9鼻子两侧 -6

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图9-6

采用微分先行控制方式时，系统阶跃分析Simulink方框图如图

9-7

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图9-7

由图9-7得到MATLAB仿真图9-8

图9-8

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其次，根据参数整定结果对图9-7所示微分先行控制系统加入干

扰，得出Simulink仿真方框图9-10

图9-10

由图9-10得出MATLAB仿真图9-11

图9-11

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四、实验分析

对比图9-8和图9-11可知，虽然采用的参数完全相同，单微分

先行的控制系统的响应波动幅度较小，说明去稳定品质明显优于串联

PID控制的稳定品质。但这两种控制方法的响应速度基本相同，切均

有明显滞后。

五、心得体会

课程设计是培养学生综合能力的一个机会，是对学生能力的一次

考验，是对学生理论联系实际能力的挑战。随着科学技术发展的日新

月异，过程控制已经成为当今计算机应用中空前活跃的领域，生活中

也无处不在。

通过这次微分先行控制系统仿真课程设计，使我感慨颇多。在两

个星期的时间里遇到了许多困难，也学到了很多东西。同时不仅巩固

了以前的过程控制知识，还学到了很多书本外的知识。懂得了理论联

系实际的重要性，只有理论知识是远远不够的北京市101中学 ，只有博雷家书读书笔记 把理论运用到实

际中去才能从理论中得出结论，才能去服务社会。另外这次课设也让

我学习了如何用MATLAB仿真，如何让理论通过仿真去检验其正确性。

最重要的是学会了遇到问题如何处理的方法。这对我将来的学习和工

作都会有莫大的帮助。

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六、参考文献

1、方康玲．过程控制系统．武汉：武汉理工大学出版社，2002年

2、王再英.过程控制系统与仪表.北京：机械工业出版社，2006年

3、侯志林．过程控制与自动化仪表．北京：机械工业出版社，1999

年

4、潘立登．过程控制水英语 技术原理与应用．北京：中国电力出版社，2007年

5、金以慧．过程控制．北京：清华大学出版社，1993年