PID控制器对电机速度的控制.docVIP

实验 PID控制器的设计 实验目地 了解和观测PID控制规律的作用，对系统动态特性和稳态特性及稳定性的影响； 二、实验原理 ` 典型PID控制结构 PID调节器的数学描述为 2.2 数字PID控制器 在计算机PID控制中，连续PID控制算法不能直接使用，需要采用离散化方法，通常使用数字PID控制器。以一系列采样时刻点kT（T为采样周期）代表连续时间t，以矩形法数值积分近似代替积分，以一阶后向差分近似代替微分，即： 离散PID表达式： 三、实验内容 3.1用Simulink建立仿真模型 参考输入量（给定值）作用时，有如下系统连接图： 图3.1.1 扰动信号作用时，系统连接如图如下： 图3.1.2 打开MATLAB中的Simulink，完成以下操作及分析： 建立如图3.1.1所示的实验原理图； 将鼠标移到原理图中的PID模块进行双击，出现参数设定对话框，将PID控制器的积分增益和微分增益改为0，使其具有比例调节功能，对系统进行纯比例控制。 单击工具栏中的 图标，开始仿真，观测系统的响应曲线，分析系统性能；调整比例增益，观察响应曲线的变化，分析系统性能的变化。 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例微分控制，观测系统的响应曲线，分析比例微分控制的作用。 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例积分控制，观测系统的响应曲线，分析比例积分控制的作用。 重复步骤2-3，将控制器的功能改为比例积分微分控制，观测系统的响应曲线，分析比例积分微分控制的作用。 参照实验一的步骤，绘出如图3.1.2所示的方块图; 将PID控制器的积分增益和微分增益改为0，对系统进行纯比例控制。不断修改比例增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=4，记下此时的比例增益值。 修改比例增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=2，记下此时的比例增益值。 修改比例增益，使系统输出呈临界振荡波形,记下此时的比例增益值。 将PID控制器的比例、积分增益进行修改，对系统进行比例积分控制。不断修改比例、积分增益,使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=2，4，10，记下此时比例和积分增益。 将PID控制器的比例, 积分, 微分增益进行修改，对系统进行比例、积分、微分控制。不断修改比例、积分、微分增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=2、4、10记下此时的比例、积分、微分增益值。 分析： 1.　比例微分控制规律对改变系统的性能有什么作用？ 2.　比例积分控制规律对改变系统的性能有什么作用？ 3.　定值调节系统与随动调节系统其响应曲线有何区别? 在阶跃响应曲线中定义其时域指标，两种调节系统有什么异同点? 4. Kc、Ti及Td改变后对系统控制质量的影响? 5. 分析积分作用的强弱，对系统有何影响？ 3.2 用Matlab编程建模 已知晶闸管直流单闭环调速系统的转速控制器为PID 控制器，如下图所示。试运用MATLAB对调速系统的P、I、D 控制作用进行分析。 3.2.1模拟PID 控制作用分析 运用MATLAB 软件对调速系统的P、I、D 控制作用进行分析。 （1）比例控制作用分析 为分析纯比例控制的作用，考察当，， 时对系统阶跃响应的影响。 程序如下： G1=tf(1,[0.017 1]); G2=tf(1,[0.075 0]); G12=feedback(G1*G2,1); G3=tf(44,[0.00167 1]); G4=tf(1,0.1925); G=G12*G3*G4; Kp=[1:1:5]; for i=1:length(Kp) Gc=feedback(Kp(i)*G,0.01178); step(Gc),hold on end axis([0 0.2 0 130]); gtext([1Kp=1]), gtext([2Kp=2]), gtext([3Kp=3]), gtext([4Kp=4]), gtext([5Kp=5]), 参考图如下： （2）积分控制作用分析 保持不变，考察时对系统阶跃响应的影响。程序如下： G1=tf(1,[0.017 1]);