增量式pid控制算法的matlab仿真

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1、增量式PID控制算法的MATLAB仿真PID控制的原理在工程实际屮，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已宥近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过宥效的测量手段來获得系统

2、参数时，最适合用PID控制技术。PID控制，实际中也冇n和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。—、题目：用增量式PID控制传递函数为G(s)的被控对象G(s)=5/(s八2+2S+10)，用增量式PID控制算法编写仿真程序(输入分别为单位阶跃、正弦信号，采样时问为lms,控制器输出限幅：[-5,5]，仿真曲线拈系统输出及误差曲线，并加上注释、图例)。程序如下二、增量式PID原理At/0(n)=Kp{[£•(")-£("-1)]+—^(/i)+—[^(zi)-

3、2s、n-1)+-2)]}{…U(k)=Au(k)+U(k-l)或MJo{n)=Kp[^(zi)-^(m-1)]+Kie(n)+Kd{e(n)-2e(n-i)+e(n-2)]LU(k)=△u(k)+U(k-l)注：U(k)才是PID控制器的输出三、分析过程1、对G(s)进行离散化即进行Z变换得到Z传递函数G(Z)；2、分子分母除以z的最高次数即除以z的最高次得到；3、由z的位移定理Z[e(t-kt)]=zAk*E⑵逆变换得到差分方程；4、PTD编程实现P：Ay=Kp氺I:Ay=D:=由于是仿真采样此处为增量

4、式PID控制故按照以卜*程序实现PID控制:x(l)二error-error一1;%CalculatingPx(2)=error-2*error_l+error_2;%CalculatingDx(3)=error;%CalculatingI四、程序清单clearall;closeall;ts=O.OOl;sys=tf(5,[1,2,101);dsys二c2d(sys，ts/z.);[num，den]=tfdata(dsys/v’)；u_l=0.0;u_2=0.0;y_l=0.0;y_2=0.0;x=[0,0

5、,0].;error_l=0;error_2=0;fork二1:1:10000time(k)=k*ts;S:2;ifS==lkp=6;ki=45;kd=5;rin(k)=l;%StepSignalelseifS==2kp=10;ki=O.1;kd=15;%SineSignalrin(k)=0.5*sin(2*pi*k*ts);enddu(k)=kp*x(l)+kd*x(2)+ki*x(3);%PIDControlleru(k)=u_l+du(k);%Restrictingtheoutputofcontrol

6、lerifu(k)>=5u⑻=5;endifu(k)<=-5u(k)=-5;end%Linearmodelyout(k)=-den(2)*y_l-den(3)*y_2+num(2)*u_l+num(3)*u_2;error(k)=rin(k)-yout(k);%Returnofparametersu_2=u_l;u_l=u(k);y_2=y_l;y_l=yout(k);x(1)=error(k)-enor_l;%CalculatingPx(2)=error(k)-2*eiTor_l+error_2;%Cal

7、culatingDx(3)=error(k);%CalculatingIerror2=error1;error—l=error(k);endfigure(l);plot(time，rin，’b’，time，yout，’r’)；xlabel(’time(s)’)，ylabel(’rin，youtr);figure(2);plot(time，error，’r’)xlabel(,time(s),);ylabel(error,);调节过程如下：1.首先调节ki=kd=0,调节比例环节kp,从小到大直至临界稳定。2.

8、调节ki，依次增大直到等幅振荡为止。3.调节kd，逐渐增大直至临界振荡。4.再把各个环节都加入系统进行微调各环节增益。012345678910time(s)98765■•■•■ooooO4O.321••拳ooOInoAcIJ0Kp=l，ki=()，kd=();0.30.2012345678910time(s)Kp=3，ki=0，kd=0time(s)012345678910time(s)InoAcpkp=9，ki