实验三 PID控制器设计及其参数整定---已完成.docVIP

实验一、实验目的 通过本实验，。 。 二、实验原理 PID控制是最经典、应用最广泛的控制方法，是单回路控制系统主要的控制方法，是其他控制思想的基础。本实验针对被控对象，选定控制器的调节规律，在控制器的调节规律已经确定的情况下，控制系统的品质主要决定于控制器参数的整定。 . 连续PID控制器 本实验采用的PID控制器传递函数为： 或写成： 有 其中K、K、K分别为比例系数、积分系数和微分系数；T、T分别为积分时间常数和微分时间常数；δ为比例度。 控制系统的Simulink仿真图如图1所示。根据不同的参数设置，可以得到单纯的比例控制、比例积分控制、比例微分控制以及比例积分微分控制等不同的控制系统。 控制器参数的工程整定实验法，是通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，按照动态特性参数法、衰减曲线法、临界比例度法、或经验法中的某一种方法，求得控制器的各个参数，进行工程整定，使系统的性能达到最佳。 . 离散PID控制器 将描述模拟PID控制器的微分方程式化为差分方程，即为数字PID控制算法。 因为上式包含的数字积分项，需要存储过去全部偏差量，而且累加运算编程不太方便，计算量也较大，所以在应用中，通常都是将上式改为增量算法。 即 数字增量式PID控制器如图3所示。 图 三、实验内容 建立如图1所示的Simulink仿真系统图。 图仿真结果 纯比例控制kp分别；0.6；0.7；0.8；1.0如下： Kp=0.2 Kp=0.4 Kp=0.5 Kp=0.6 Kp=0.7 Kp=0.8 Kp=1.0 可以看出曲线随着Kp值的增大，系统响应速度加快，系统的超调随着增加，最大偏差变小，震荡频率变高，调节时间也随着增长 将微分环节去除，控制器将变成PI比例积分控制器进行仿真： 比例系数Kp=1，积分时间常数Ti分别取值1，1.5，2，5，10，15 。得到一 系列曲线的变化，如下： Ti=1 Ti=1.5 Ti=2 Ti=5 Ti=10 Ti=15 经对比对分析增大积分时间常数，有利于减小超调量，减小振荡，但系统的调整时间会有所增加。 采用pid控制时，经多次验证kp=0.7;ti=10;td=0.005时有较好控制效果，如图： ，。 用经验试凑法多次验证kp=0.7;ti=10;td=0.005时有最好控制效果 采用图 四、实验报告 按照实验报告所要求的统一格式，填写实验5报告； 记录实验过程、实验结果和图；表。 ；根据实验过程和结果进行分析。 1