控制系统cad——基于matlab语言-基于simulink的pid控制算法研究

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1、大连理工大学城市学院控制系统CAD——基于MATLAB语言基于Simulink的PID控制算法研究学院：专业：1姓名：学号：完成日期：一：实验目的：1.掌握MATLAB软件的Simulink平台的基本操作；2.能够利用Simulink平台研究PID控制器対系统的影响；二：实验原理：PID(比例-积分-微分)控制器是目前在实际工程小应用最为广泛的一种控制策略。PID算法简单实用，不要求受控对象的精确数学模型。iPID控制器1G2G3G4GcG1转速+测速反馈系数图1典型PID控制结构三：实验内容：某直流电动机速度控

2、制系统如图2所示，采用PID控制方案，使用期望特性法来确定心,$和这3三个参数。期望系统对应的闭环特征根为：-3()(),-30(),-3()+j3()和・3()寸3()。请建立该系统的Simulink模型，观察其单位阶跃响应曲线，并且分析这3个参数分别对控制性能的影响。转速给图3直流电动机PID控制系统图2宜流电动机PID控制系统的Simulink仿真模型(1)分析比例系数心对控制性能的彩响:在K,=119.34和Kd=0.067保持不变的情况下，心分别取值心,§和20,改变心时的系统响应

3、

4、

5、

6、线图。a)Kp

7、=0.5b)"5(1)分析积分系数尺/对控制性能的影响在Kd=0.067和陷=44156保持不变的情况下，K,分别取值20,]2o,300,改变«时的系统响应曲线、K,=20b)Timeoffset:O各旦a倉a员陌d（3）分析微分系数心对控制性能的彩响在Kp=4.4156和K,=119.34保持不变的情况下，心分别取值呵，临，。卫，系统的响应Illi线如图7所示。可见，当K"取值较小时系统响应对变化趋势的调节较慢。超调虽较大。而当K"取值较大时系统的响应进入稳态的速度较快。但是超调量增加。当心取值过人时，对变化

8、趋势的调节过强，阶跃响应的初期出现尖脉冲。a）心=0.01b）心=0.07c）心=°2ScopeTimeoffset:□四、实验结论：P、I、D控制参数的改变对系统控制效果的影响：1、比例系数Kp对系统性能的影响：(1)对系统的动态性能影响：Kp加大，将使系统响应速度加快，Kp偏大时，系统振荡次数增多，调节时间加长；Kp太小又会使系统的响应速度缓慢。(2)对系统的稳态性能影响：在系统稳定的前提下，加大Kp可以减少稳态误差，但不能消除稳态误差。因此Kp的整定主要依据系统的动态性能。2、积分时间Ti对系统性能的彩响：

9、积分控制通常和比例控制或比例微分控制联合作用，构成PT控制或PTD控制。(1)对系统的动态性能影响：积分控制通常影响系统的稳定性。Ti太小，系统可能不稳定，且振荡次数较多；Ti太大，对系统的影响将削弱；当Ti较适合时，系统的过渡过程特性比较理想。(2)对系统的稳态性能影响：积分控制冇助于消除系统稳态误差，提高系统的控制精度，但若Ti太大，积分作用太弱，则不能减少余差。3、微分时间TD对系统性能的彫响：积分控制通常和比例控制或比例积分控制联合作用，构成PD控制或PID控制。(1)对系统的动态性能影响：微分时间Td的

10、增加即微分作用的增加可以改善系统的动态特性，如减少超调虽:，缩短调节吋间等。适当加大比例控制，可以减少稳态误差，提高控制精度。但Td值偏大或偏小都会适得其反。另外微分作川冇可能放大系统的噪声，降低系统的抗干扰能力。(2)对系统的稳态性能影响：微分环节的加入，可以在误差出现或变化瞬间，按偏差变化的趋向进行控制。它引进一个早期的修正作用，冇助于增加系统的稳定性。