PID控制器的设计.doc

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1、实验三PID控制器的设计一、实验目的1.了解PID控制规律及其控制器实现以及P、I、D参数对控制系统性能的影响，学会用Simulink来构造控制系统模型。2.本实验首先用MATLAB描述对象的模型，分别采用P、PI、PD、PID控制器构成闭环控制系统，并求取闭环系统的阶跃响应；在此基础上变化P、I、D参数的值，了解比例、积分和微分参数对控制系统性能的不同影响，并用Simulink来构造控制系统模型。二、实验内容临界比例带法    临界比例带法适用于已知对象数学模型的场合，且被控对象是3阶或者3阶以上系数。在闭环控制系统中，将调节器置于纯比例作用下，从大到小改变调节器的比例带，

2、得到等幅振荡的过程。此时的比例带称为临界比例带δk，相邻两个波峰的时间间隔称为等幅振荡周期Tk。    临界比例带法整定PID控制器的参数公式如下表：控制器类型比例带δ积分时间Ti微分时间TdP2δk∞0PI2.2δk0.833Tk0PID1.67δk0.5Tk0.125Tk对于，用临界比例带法求取PID参数；（1）      建立被控对象的PID控制模型，将KI、KD处于未知状态，且断开积分、微分部分，且置KP=1。另外，取Simulinkstoptime（也就是仿真时间）为100；          其中，1）step模块，设置steptime为0，从t=0开始；2）su

3、m模块，sum1设置listofsigns为+-，设置listofsigns为+++;3）gain模块，Gain1设置Gain为1；4）Zero-Pole模块，设置Zeros为[]（不存在零点），设置Poles为[0-1-2]（三个极点），Gain设置为[1];（2）   以10倍速度逐渐增大KP，直到系统发散，然后再以1/2调节使其收敛，最后得到等幅振荡的输出。当KP=10时，系数发散;当KP=6时，得到等幅度输出，记下此时的KP=6；KP=10KP=6（3）      由得到的等幅度输出，得到等幅振荡曲线的周期Tk=5.5，δk=1/6；（4）      根据临界比例带法

4、整定PID控制器的参数公式，得到Ti=2.75,Td=0.6875;（5）      设置KP为6，就是得到等幅振荡时的KP，Gain1为1/Ti=1/2.75，设置Gain2为Td=0.6975，并连接积分、微分两路；（6）      开始仿真，查看系统输出。四、实验内容一、已知：二阶系统1．Step函数求取对象的开环响应曲线；指出稳态误差Ess和调节时间Ts。1．采用比例控制器P构成闭环反馈系统；选取Kp＝100，用Step函数求其闭环响应曲线；指出稳态误差Ess、超调量和调节时间Ts。1．采用比例积分控制器PI构成闭环反馈系统；选取Kp＝50，Ki＝100，用Step

5、函数求其闭环响应曲线；指出稳态误差Ess、超调量和调节时间Ts。1．采用比例微分控制器PD构成闭环反馈系统；选取Kp＝100，Kd＝10，用Step函数求其闭环响应曲线；指出稳态误差Ess、超调量和调节时间Ts。1．采用PID控制器构成闭环反馈系统；选取Kp＝100，Ki＝200，Kd＝10，用Step函数求其闭环响应曲线；指出稳态误差Ess、超调量和调节时间Ts。1．分别变化PID参数值中的一个参数，求取闭环控制系统的阶跃响应，得出相应参数对控制性能的影响效果。采用Simulink和M文件两种方法构建闭环控制系统。问题分析：由于在输入程序以及数据的时候发生了一些问题使得无法

6、正确运行出结果，为此耗费了很多时间。通过这次实验，我对matlab软件的掌握又深入了一步，对计算机控制这门课程的理解又有更实际的见解。我相信我所学到的技能在将来会有用武之地。在这次实验中，主要遇到的问题还是程序的读写，因为确实没有什么程度功底，所以还是比较困难的一件事情，但是我们多去看，结合课本上学到的相关知识，多去联系和理解，这样就会的到不少这方面的收获。