资源描述：
《pi、pd、pid控制器系统的matlab仿真和特点分析报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、word完美格式自动控制原理课外作业PI、PD、PID控制器系统的Matlab仿真及特点分析上海大学机自学院自动化系电气工程及其自动化专业姓名:王文涛学号:121234052015年1月13日精心整理学习帮手word完美格式PID控制器系统的Matlab仿真及特点分析姓名：王文涛学号：12123405摘要：比例、积分、微分控制简称PID（Propotional-Integrate-Differential）控制，它是工业生产过程中最常用的控制算法，在工业生产过程控制中，PID控制占了85%~90%，随着科学技术的发展，特别是计算机的发展，许多先进的PID控制涌现出来得到了广泛的应用。那么这次
2、我们就用matlab来对带有PID控制器的系统进行仿真来研究分析PID控制器的特点。关键词：PID控制器；matlab仿真；控制系统一、概述PID控制器又称为PID调节器，是按偏差的比例P、积分I、微分进行控制的调节器的简称，它主要针对控制对象来进行参数调节。PID控制分为模拟式PID控制和数字式PID控制。模拟式PID控制是以模拟的连续控制为基础的，理想的模拟式PID控制算法为：ut=Kpet+1TI01etdt+TDdetdt式中Kp——比例放大系数；T1——积分时间常数；TD——微分时间常数。另外，et=rt-yt为系统输入和输出在t时刻的偏差值。理想PID控制器的传递函数为：Gs=U
3、sEs=Kp1+1TIs+TDsP作用的输出与偏差成比例，成为比例控制作用；I作用的输出与偏差的积分成比例，成为积分控制作用；D作用的输出与偏差的微分成比例，称为微分控制作用。控制流程图为精心整理学习帮手word完美格式二．在单位阶跃函数作用下，若反馈系统控制参数的数学模型传递函数为：GOs=1s+1S+2S+3(S+4)方块图如下：列写出PI，PD，PID控制器的数学表达式，并用MTLAB软件对该系统进行仿真，通过仿真曲线和理论说明相结合的方式，说明三种控制器的特点。1、PI控制器PI控制器即是比例积分控制器。其输出与偏差的关系为：ut=Kpet+1TIetdt其对应的传递函数为：Gcs=
4、UsEs=Kp1+1TIs而在当前条件下，系统的开环传递函数为：Gs=Kp+Kiss+1s+2s+3(s+4)其中Ki=KpTi而闭环传递函数为：∅s=G(s)1+G(s)以上就是基本的数学表达式，那么下面就开始用matlab进行真。精心整理学习帮手word完美格式Matlab程序：Go=zpk([],[-1;-2;-3;-4],10);Kp=[4.2,4.2,4.2,4.2,4.2];Ti=[5,4,3,2.3,2];holdonfori=1:5;Gc=tf(Kp(i)*[Ti(i),1]/Ti(i),[1,0]);G=feedback(Gc*Go,1);step(G);endgtext(
5、'Kp=4.2,Ti=5');gtext('Kp=4.2,Ti=4');gtext('Kp=4.2,Ti=3');gtext('Kp=4.2,Ti=2.3');gtext('Kp=4.2,Ti=2');令Kp=4.2，取Ti=5,4,3,2.3,2时的响应输出图放大图正常图由图可知Ki增大（即Ti精心整理学习帮手word完美格式减小）时稳态误差几乎改变为0可见稳态性能有很大的显著的改善，但动态性能有所下降。1、PD控制器PD控制器即是比例微分控制器。理想的比例微分控制表达式为：ut=Kpet+TDdetdt式中Kp——比例增益；TD——微分时间常数。理想比例微分控制对应的传递函数为：Gs=U
6、sEs=Kp1+TDs当前条件下系统的开环传递函数为：Gs=Kp(1+Kds)S+1S+2S+3(S+4)其中Kd=Kp×Td闭环传递函数为：∅s=Gs1+Gs以上就是基本的数学表达式，那么下面就开始用matlab进行真。Matlab程序：Go=zpk([],[-1;-2;-3;-4],10);Kp=[4.2,4.2,4.2,4.2,4.2];Td=[1.0,0.7,0.5,0.3,0];holdonfori=1:5Gc=tf(Kp(i)*[Td(i),1],[1]);G=feedback(Gc*Go,1);step(G);endgtext('Kp=4.2,Td=1.0');gtext('K
7、p=4.2,Td=0.7');gtext('Kp=4.2,Td=0.5');gtext('Kp=4.2,Td=0.3');gtext('Kp=4.2,Td=0');令Kp=4.2,取Td=1.0,0.7,0.5,0.3,0时的响应输出图：放大图精心整理学习帮手word完美格式正常图可以看到，当微分系数Td增大时，终值依旧不为1且几乎不变即可见对系统的稳态性能改变不大，但上升时间和峰值时间和超调量有较大的改变且
