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PID控制器参数整定设计方案 2 总体方案设计 对系统进行PID控制的设定，当系统的被控对象很复杂时，难以用解析法建立数学模型，可用Z——N法去调整PID控制器的参数，非常实用，有效和方便。Z——N法有两种实施的办法，共同的目标是使被控系统的阶跃响应具有25%的超调量。于是就有了下面两种方案。 2.1 方案设计 方案一： 这种方案是先假设Ti为无穷大，Td=0，即只有比例控制Kp。具体的做法是：将比例系数Kp值由零逐渐增大到系统的输出首次呈现持续的等幅振荡，此时对应的Kp值为临界增益，用Kc表示，并记下振荡的周期Tc，对于这种情况，齐格勒和尼可尔斯提出公式，以确定相应PID控制器的参数Kp、Ti、和Td的值。 其传递函数也是一个极点在坐标原点，两个零点均位于处。 图 2.1 方案一方框图 PID调节器：Kp=0.6Kc,Ti=0.5Tc,Td=0.125Tc 表2.1 Z-N第二法的参数表 控制器的类型 Kp Ti Td P 0．5kc ∞ 0 PI 0.45kc 1/1.2Tc 0 PID 0.6Kc 0.5Tc 0.125Tc 方案二： 在对象的输入端加一单位阶跃信号，测量其输出响应曲线。如果被测的对象中既无积分环节，又无复数主导极点，则相应的阶跃响应曲线可视为是S形曲线。这种曲线的特征可用滞后时间τ和时间常数T来表征。通过S形曲线的转折点作切线，使之分别与时间坐标轴和c(t)=K的直线相交，由所得的两个交点确定延滞时间τ和时间常数T。具有S形阶跃响应曲线的对象，其PID控制器的传递函数为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 这种PID控制器有一个极点在坐标原点，二个零点都在S=－处。 表2.2 Z-N第一法的参数表 控制器的类型 Kp Ti Td P ∞ 0 PI 0.9 0 PID 1.2 2τ 0.5τ 2.2方案论证 方法一临界比例法简单并且是闭环，使用起来比第二种方案范围要大点。第二种响应曲线法有一个缺点就是必须要S型的响应曲线，并且第二种方案是开环的，容易受到干扰，使得PID控制不准确。 2.3方案选择 通过分析题目和课程设计要求，我认为选择第一种方案更为简单和准确，因为第二种方案的要求（S型曲线）题目可能不能达到。还需要花时间证明是否是S型曲线。所以比起方案一要复杂的多，耗费的时间也更多，所以我选用方案一来完成本次课程设计。 3 单元模块设计 3.1对系统性能指标进行分析 由设计要求可以得知，系统是在受到阶跃信号后产生相应的，由Matlab的simulink进行了仿真图的搭建，如图3.1所示：