扩充临界例度法整定参数的PID控制.docVIP

仲恺农业工程学院课程设计报告书 XX课程设计 院 系：自动化学院 所 选 题 目： 专 业 班 别： 姓 名： 学 号： 提 交 日 期：年 月 日 目录 TOC \o 1-2 \h \z \u HYPERLINK \l _Toc422861197 0 引言 PAGEREF _Toc422861197 \h 3 HYPERLINK \l _Toc422861198 1 设计任务 PAGEREF _Toc422861198 \h 3 HYPERLINK \l _Toc422861199 1.1设计目的 PAGEREF _Toc422861199 \h 3 HYPERLINK \l _Toc422861200 1.2设计题目 PAGEREF _Toc422861200 \h 3 HYPERLINK \l _Toc422861201 2 设计内容 PAGEREF _Toc422861201 \h 3 HYPERLINK \l _Toc422861202 2.1PID控制器的原理 PAGEREF _Toc422861202 \h 3 HYPERLINK \l _Toc422861203 2.2 扩充临界比例度法 PAGEREF _Toc422861203 \h 4 HYPERLINK \l _Toc422861204 3设计步骤 PAGEREF _Toc422861204 \h 5 HYPERLINK \l _Toc422861205 3.1 系统分析 PAGEREF _Toc422861205 \h 5 HYPERLINK \l _Toc422861206 3.2 确定比例度和临界振荡周期 PAGEREF _Toc422861206 \h 6 HYPERLINK \l _Toc422861207 3.3 PID控制器参数整定 PAGEREF _Toc422861207 \h 7 HYPERLINK \l _Toc422861208 3.4 PID参数的二次整定 PAGEREF _Toc422861208 \h 8 HYPERLINK \l _Toc422861209 4 总结 PAGEREF _Toc422861209 \h 9 0 引言 PID控制是广泛应用于过程控制中的一种技术最为成熟，应用最广泛的控制技术。从PID控制器问世至今的70多年时间里，如雨后春笋般涌现出了其他各种各样的控制方法，但是PID控制器仍以其结构简单，工程上易于实现，适用性强，鲁棒性好，工作可靠稳定，参数调整方便的突出优点而成为目前工业控制中的主要控制手段。PID控制器就是根据输入的偏差值，利用比例控制（P）、积分控制（I）、微分控制（D）的函数关系进行运算，其运算结果用于对被控量的控制。当我们不完全了解一个控制系统和被控对象的结构和参数，或得不到其精确的数学模型，无法对被控量进行有效的控制时，最适合用PID控制技术通过经验和现场调试确定系统参数，找到比较理想的控制方案。 PID控制器的参数整定是PID控制系统设计的核心内容。参数整定的方法很多，如Ziegler-Nichols整定法、临界比例度法，衰减曲线法等。本文主要讨论PID控制器参数的临界比例度整定方法。 1 设计任务 1.1设计目的 以基于MATLAB／Simulink环境进行临界比例度法PID参数整定为例，说明在PID参数整定过程中，借助于MATLAB／Simulink环境，非常直观、可以随意修改仿真参数，节省了大量的计算和编程工作量。最后通过仿真实例验证了该方法的有效性。 1.2设计题目 设有一单位反馈系统，其开环传递函数为： 试采用临界比例度法计算系统PID控制器的参数，并利用MATLAB编程或SIMULINK工具的方法绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线。 2 设计内容 2.1PID控制器的原理 比例（P）控制的特点是增大比例系数可以提高系统的控制精度，减小稳态误差，但是会降低系统的相对稳定性。 积分（I）控制可以消除系统的稳态误差，改善系统的稳态性能，但是会降低系统的稳定性。 微分（D）控制可以反映误差信号的变化速度，并且在作用误差的值变得很大之前产生一个有效的修正，使误差变化得到及时而有效的抑制，有助于增强系统的稳定性。 PID（比例-积分-微分）控制器是P控制+I控制+D控制的组合控制器，控制器的结构如图1所示，它同时具有三种控制的优点，控制效果很好。PID控制器的输出是三种控制器单独作用时的输出之和，即： PID控制器的传递函数是： ；是比例系数；是积分时间常数；是微分时间常数； P控制器 P控制器 D控制器I控制器 D控制器 I控制器 图1 PID控制器