实验三 数字式PID调节器控制算法仿真

实验三 数字式PID 调节器控制算法仿真
一、实验目的
1、了解并掌握基本的数字PID 控制算法和常用的PID 控制改进算法。

2、掌握用Matlab 进行仿真的方法。

3、了解PID 参数整定的方法及参数整定在整个系统中的重要性。

二、实验设备
PC 机(Matlab 软件)
三、实验原理
1、基本的PID 控制算法：
基本的数字P0控制有三种算法：位置式、增量式和速率式，其中应用最为广泛的是增量式，因为增量式算法只与最近几次采样值有关，不需要累加；计算机输出增量，误差动作时影响小。

因此这里采用增量式PID 算法：
)]1()1(2)([)()]1()([)(-+--++--=∆k e k e k e k k e k k e k e k k u d i p
其中设
)]1()([)(--=k e k e k k u p p
)()(k e k k u i i =
)]2()1(2)([)(-+--=k e k e k e k k u d d
则
)()()()(k u k u k u k u d i p ++=∆
2、数字PID 调节器参数的整定：
为使系统性能满足一定的要求，必须确定算法中各参数的具体值，这就是参数整定。

参数整定是十分重要的，调节系统参数整定的好坏直接影响调节品质。

要想快速、灵活的将参数整定好，首先应透彻理解这些参数对系统性能的影响：增大比例系数，一般将加快系统的响应，这在有静差系统中有利于减小静差，但过大会使系统有较大超调，并产生振荡，使稳定性变坏。

增大积分时间(积分作用减弱)有利于减小超调，减小振荡，使系统更加稳定，但系统静差消除的过程将随之减慢。

增大微分时间(微分作用增强)有利于加快系统响应，使超调减小，稳定性增加，但系统对扰动有较敏感的响应。

四、实验要求
1、在Matlab 环境中，按照给定对象，构建仿真PID 控制系统。

2、调整PID 参数，观察各参数对系统响应的影响。

3、采用增量式PID 算法进行控制系统仿真，对各参数进行整定，观察系统响应曲线，直到获得满意的响应曲线。

4、采用积分分离PID 算法进行控制系统仿真，对各参数进行整定，观察系统响应曲线，直到获得满意的响应曲线。

5、在MAT LB环境中构建仿真PID控制系统，对各参数进行整定，观察系统响应曲线，直到获得满意的响应曲线。

6、根据整理过程和记录下的参数，对PID控制系统进行分析和比较。

7、完成实验报告。

五、思考题
1．比较增量式PID算法和位置式PID算法的优劣。

2．根据实验过程，总结PID参数对系统响应的影响。