《自动控制课程设计》总结报告-中国石油大学-自动化实习.doc

自 动 控 制 课 程 设 计 总 结 报 告 双容水箱系统的建模、仿真与控制 分组号码： 第16小组 学生姓名： 班 级： 2015年 7月23日 中国石油大学（华东）信控学院《自动控制课程设计》总结报告 摘 要 自动控制课程设计是自动化专业基础课程《自动控制原理》和《现代控制理论》的配套实践环节，对于深入理解经典控制理论和现代控制理论中的概念、原理和方法具有重要意义。本次课程设计以过程控制实验室双容水箱系统作为研究对象，开展了机理建模、实验建模、系统模拟、控制系统分析与综合、控制系统仿真等多方面的工作。 课程设计过程中，首先进行了任务I即经典控制部分的工作，主要从系统模型辨识、采集卡采集、PID算法的控制、串联校正进行性能指标的优化、滞后控制等方面进行了设计。然后，又进行了任务II即现代控制部分的工作，主要从系统模型的串并联实现、能控能观标准型实现、状态反馈设计、状态观测器设计、降维观测器设计等方面进行了深入的研究。最后选做部分单级倒立摆的内容，并对整个课程设计做了总结。 关键词：自动控制；课程设计；PID控制；根轨迹；极点配置；MATLAB；数据采集；经典控制；现代控制。 中国石油大学（华东）信控学院《自动控制课程设计》总结报告 目 录 第1章 引言 ............................................................. 1 1.1 课程设计的意义与目的 .............................................. 1 1.2 课程设计的主要内容 ................................................ 1 1.3 课程设计的团队分工说明 ............................................ 2 第2章 双容水箱系统的建模与模拟 .......................................... 3 2.1 二阶水箱介绍 ...................................................... 3 2.2 二阶水箱液位对象机理模型的建立 .................................... 3 2.3 通过实验方法辨识系统的数学模型的建立 .............................. 7 2.3.1 用试验建模（黑箱）方法辨识被控对象数学模型 ................... 7 2.3.2 通过仿真分析模型辨识的效果 ................................... 8 2.4 物理系统模拟 ...................................................... 9 第3章 双容水箱控制系统的构建与测试 ..................................... 11 3.1 数据采集卡与数据通讯 ............................................. 11 3.2 构建系统并进行开环对象测试 ....................................... 12 第4章 双容水箱的控制与仿真分析——经典控制部分 ......................... 14 4.1采用纯比例控制 .................................................... 14 4.2采用比例积分控制 .................................................. 17 4.3采用PID控制 ..................................................... 21 4.4串联校正环节 ...................................................... 24 4.5采样周期影响及滞后系统控制性能分析 ................................ 28 第5章 双容水箱的控制与仿真分析——现代控制部分 ......................... 31 5.1状态空间模型的建立 ...................