基于matlab R2017b现在我想利用微分先行将你设计为一个大时延控制系统,给我你的闭环控制系统原理图,并告诉我微分先行的传递函数怎么算
时间: 2024-02-18 07:03:29 浏览: 85
好的,针对你的要求,我可以根据你提供的干燥器的数学模型,设计一个微分先行控制器,并给出闭环控制系统原理图。微分先行控制器的传递函数为Gc(s)=Kd*s,其中Kd为微分先行增益系数。
闭环控制系统原理图如下:
```
+------------+
| |
r----->| Gc(s)Gp(s) |-----> y
| |
+------------+
```
其中,r表示输入信号,y表示输出信号,Gc(s)和Gp(s)分别为控制器和被控对象的传递函数。
微分先行的传递函数可以通过将微分先行控制器和被控对象的传递函数相乘得到,即:
Gd(s) = Gc(s)Gp(s) = Kd*s*Gp(s)
将干燥器的数学模型Gp(s)=(2/(30s+1))*e^-30s代入上式中,得到微分先行控制器的传递函数为:
Gd(s) = Kd*s*(2/(30s+1))*e^-30s
这就是干燥器采用微分先行控制器的传递函数。在具体的实现中,需要根据被控对象的特性和控制要求,选择合适的微分先行增益系数Kd,并进行实时调整,以保证系统的控制精度和稳定性。
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好的,下面我将详细介绍如何在 MATLAB R2017b 中使用 Simulink 来实现基于微分先行+Smith预估的大时延控制系统。
首先,我们需要将干燥器的传递函数转化成单位反馈下的标准传递函数形式。根据上面的计算,我们可以得到:
Gp(s) = (2/(30s+1))*e^-30s
= 2/(30s+1)*e^-s*e^-29s
将其转化为 MATLAB 中的传递函数模型:
```matlab
num = 2;
den = [30, 1];
Gp = tf(num, den)*tf('1', 's')*exp(-29*tf('1', 's'));
```
接下来,我们可以使用 Simulink 来构建整个控制系统。首先,我们需要在模型中添加一个 Transfer Fcn 模块,用于表示被控对象,其传递函数为 Gp(s)。然后,我们需要添加一个微分先行控制器,其传递函数为 Gc(s) = Kp + Tds,其中 Kp 和 Td 分别为比例系数和微分时间常数,需要根据实际情况进行调整。最后,我们需要添加一个 Smith 预估器,其传递函数为 Gf(s) = e^-Ls/(1-e^-Ls),其中 L 是预估时间常数,同样需要根据实际情况进行调整。
具体来说,我们可以在 Simulink 中按照如下方式构建控制系统:
1. 在模型中添加一个 Transfer Fcn 模块,用于表示被控对象。双击该模块,在 Numerator 和 Denominator 中分别输入上面计算得到的 num 和 den,然后添加一个 Delay 模块,设置 Delay Time 为 29,用于表示干燥器的时滞。
2. 添加一个微分先行控制器。在模型中添加一个 Transfer Fcn 模块,设置 Numerator 为 [Kp, Td],Denominator 为 [1, 0]。然后添加一个 Scope 模块,用于显示系统的响应结果。
3. 添加一个 Smith 预估器。在模型中添加一个 Transfer Fcn 模块,设置 Numerator 为 [1],Denominator 为 [1, -1],然后添加一个 Delay 模块,设置 Delay Time 为 L。
4. 将被控对象、微分先行控制器和 Smith 预估器按照串联的方式连接起来。
最后,我们需要设置微分先行控制器和 Smith 预估器的参数,并运行 Simulink 模型进行仿真。具体来说,我们可以在微分先行控制器的 Transfer Fcn 模块中设置 Kp 和 Td 的值,然后在 Smith 预估器的 Delay 模块中设置 L 的值。在 Simulink 模型中点击 Run 按钮,就可以看到系统的响应结果了。
希望这些信息对你有所帮助!
干燥器在matlabR2017b的SIMULINK中利用微分先行设计大时延系统的具体操作(尽可能详细)
干燥器是一种常见的传热设备,其具有大时延的特点。在 MATLAB R2017b 的 Simulink 中,可以利用微分先行的方法设计干燥器的控制系统,具体步骤如下:
1. 打开 Simulink,新建一个模型,命名为 `dryer_system`。
2. 在模型中添加一个 `Clock` 模块和一个 `Step` 模块,分别命名为 `clock` 和 `step`。
3. 添加一个 `Transfer Fcn` 模块,命名为 `transfer`,并设置传递函数。干燥器的传热过程通常可以用一阶惯性传递函数来描述,其传递函数为:
```
G(s) = k / (Ts + 1)
```
其中,`k` 表示传递函数的增益,`T` 表示传递函数的时间常数。
在 `transfer` 模块的参数设置中,将 `Numerator` 的值设置为 `[k]`,将 `Denominator` 的值设置为 `[T, 1]`。
4. 添加一个 `Gain` 模块,命名为 `gain`,并设置增益为 1。
5. 添加一个 `Delay` 模块,命名为 `delay`,并设置延迟时间为所需的大时延。例如,设置延迟时间为 10 秒,则在 `Delay` 模块的参数设置中将 `Delay Time` 的值设置为 `10`。
6. 添加一个 `Sum` 模块,并将 `step` 模块的输出连接到 `gain` 模块的输入,将 `gain` 模块的输出连接到 `Sum` 模块的输入,将 `delay` 模块的输出连接到 `Sum` 模块的输入,最后将 `Sum` 模块的输出连接到 `transfer` 模块的输入。
7. 添加一个 `Scope` 模块,并连接 `transfer` 模块的输出到 `Scope` 模块的输入。
8. 在 `Scope` 模块的参数设置中,将 `Data History` 的值设置为所需的大时延。例如,如果延迟时间为 10 秒,则将 `Data History` 的值设置为 `1000`。
9. 连接模型中的各个模块,使其组成一个完整的系统。
10. 点击 Simulink 模型中的 `Run` 按钮,运行模型并观察结果。可以通过调整 `Step` 模块的参数来改变输入信号,从而观察系统的响应情况。
需要注意的是,在实际应用中,干燥器的传热过程可能比较复杂,可能需要根据具体的系统特性进行更复杂的设计和调试。此外,还需要考虑到系统的稳定性和性能等方面的问题。
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