PID自控原理实验报告

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pid控制实验报告

pid控制实验报告实验报告：PID控制一、实验目的通过本实验，我们的目的是深入了解PID（比例、积分、微分）控制算法，理解其在实际控制中的应用，掌握PID参数的调整方法。

二、实验原理PID控制是依据被控对象的误差（偏差）与时间的积分、微分关系来确定控制器输出的控制方式。

具体来说，PID控制器输出的控制量=Kp*（当前误差+上次误差*dt+所有误差的积分），其中Kp、Ki和Kd分别为比例系数、积分系数和微分系数。

它通过对偏差的补偿，使得被控对象能够在振荡绕过设定值、稳定达到设定值的过程中快速、准确定位设定值。

三、实验设备本实验采用的设备为PID控制器、液晶显示屏、电压控制电机和传感器。

四、实验步骤1. 首先，我们需要将系统设为手动调节状态，关闭控制器。

2. 然后，我们将传感器和记录仪建立起连接。

3. 将系统调整为自动控制状态，让控制器自行计算控制量、作出相应控制。

4. 调整PID控制器的Kp系数，以调整控制精度。

5. 调整PID控制器的Ki系数，以调整控制的灵敏度。

6. 调整PID控制器的Kd系数，以调整控制器的稳定性。

7. 最终完成调整后，我们可以用振荡器数据展示出来实验结果。

五、实验结果在完成调整后，我们得出的控制器输出的控制量稳定在理论值附近，在控制精度与控制的灵敏度达到较好平衡的情况下，控制器的稳定性得到了保证。

实验结果具有较好指导意义。

六、结论本实验通过掌握PID控制算法的实际应用方法，以及对参数的合理设置为基础，完成了对PID控制器各参数调整技巧的掌握，极大地丰富了实验基础技能。

同时，实验结果为之后的实际应用提供了参考，有着极其重要的现实意义。

自动控制原理实验报告

自动控制原理实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过实际操作，加深对自动控制原理的理解，掌握PID控制器的调节方法，并验证PID控制器的性能。

二、实验原理。

PID控制器是一种常见的控制器，它由比例环节（P）、积分环节（I）和微分环节（D）三部分组成。

比例环节的作用是根据偏差的大小来调节控制量的大小；积分环节的作用是根据偏差的累积值来调节控制量的大小；微分环节的作用是根据偏差的变化率来调节控制量的大小。

PID控制器通过这三个环节的协同作用，可以实现对被控对象的精确控制。

三、实验装置。

本次实验所使用的实验装置包括PID控制器、被控对象、传感器、执行机构等。

四、实验步骤。

1. 将PID控制器与被控对象连接好，并接通电源。

2. 调节PID控制器的参数，使其逐渐接近理想状态。

3. 对被控对象施加不同的输入信号，观察PID控制器对输出信号的调节情况。

4. 根据实验结果，对PID控制器的参数进行调整，以达到最佳控制效果。

五、实验结果与分析。

经过实验，我们发现当PID控制器的比例系数较大时，控制效果会更为迅速，但会引起超调；当积分系数较大时，可以有效消除稳态误差，但会引起响应速度变慢；当微分系数较大时，可以有效抑制超调，但会引起控制系统的抖动。

因此，在实际应用中，需要根据被控对象的特性和控制要求，合理调节PID控制器的参数。

六、实验总结。

通过本次实验，我们深刻理解了PID控制器的工作原理和调节方法，加深了对自动控制原理的认识。

同时，我们也意识到在实际应用中，需要根据具体情况对PID控制器的参数进行调整，以实现最佳的控制效果。

七、实验心得。

本次实验不仅让我们在理论知识的基础上得到了实践锻炼，更重要的是让我们意识到掌握自动控制原理是非常重要的。

只有通过实际操作，我们才能更好地理解和掌握知识，提高自己的实际动手能力和解决问题的能力。

八、参考文献。

[1] 《自动控制原理》，XXX，XXX出版社，2010年。

[2] 《PID控制器调节方法》，XXX，XXX期刊，2008年。

《自动控制原理》自动控制PID实验报告

《自动控制原理》自动控制PID实验报告课程名称自动控制原理实验类型：实验项目名称：自动控制PID一、实验目的和要求1、学习并掌握利用MATLAB 编程平台进行控制系统复数域和频率域仿真的方法。

2、通过仿真实验研究并总结PID 控制规律及参数对系统特性影响的规律。

3、实验研究并总结PID 控制规律及参数对系统根轨迹、频率特性影响的规律，并总结系统特定性能指标下根据根轨迹图、频率响应图选择PID 控制规律和参数的规则。

二、实验内容和原理一）任务设计如图所示系统，进行实验及仿真程序，研究在控制器分别采用比例（P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）及比例积分微分（PID）控制规律和控制器参数（Kp、Ki、Kd）不同取值时，控制系统根轨迹和阶跃响应的变化，总结pid 控制规律及参数变化对系统性能、系统根轨迹、系统阶跃响应影响的规律。

具体实验容如下：1、比例（P）控制，设计参数Kp 使得系统处于过阻尼、临界阻尼、欠阻尼三种状态，并在根轨迹图上选择三种阻尼情况的Kp 值，同时绘制对应的阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp 的变化情况。

总结比例（P）控制的规律。

2、比例积分（PI）控制，设计参数Kp、Ki 使得由控制器引入的开环零点分别处于：1）被控对象两个极点的左侧；2）被控对象两个极点之间；3）被控对象两个极点的右侧（不进入右半平面）。

分别绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图上确定主导极点及控制器的相应参数；通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp 和Ki 的变化情况。

总结比例积分（PI）控制的规律。

3、比例微分（PD）控制，设计参数Kp、Kd 使得由控制器引入的开环零点分别处于：1）被控对象两个极点的左侧；2）被控对象两个极点之间；66 3）被控对象两个极点的右侧（不进入右半平面）。

分别绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图上确定控制器的相应参数；通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp 和Kd 的变化情况。

pid控制实验报告

pid控制实验报告PID控制实验报告引言PID控制是一种常用的控制算法，广泛应用于工业自动化系统中。

本实验旨在通过实际的PID控制实验，验证PID控制算法的效果和优势，并对PID控制的原理、参数调节方法等进行探讨和分析。

一、实验目的本次实验的目的是通过一个简单的温度控制系统，使用PID控制算法来实现温度的稳定控制。

通过实验，验证PID控制算法的有效性和优越性，掌握PID控制的基本原理和参数调节方法。

二、实验设备和原理本实验所用的设备为一个温度控制系统，包括一个温度传感器、一个加热器和一个控制器。

温度传感器用于实时检测环境温度，加热器用于调节环境温度，控制器用于实现PID控制算法。

PID控制算法是基于误差的反馈控制算法，其主要原理是通过不断地调整控制器的输出信号，使得系统的实际输出与期望输出之间的误差最小化。

PID控制算法由比例控制、积分控制和微分控制三部分组成。

比例控制通过比例系数调整控制器的输出信号与误差的线性关系；积分控制通过积分系数调整控制器的输出信号与误差的积分关系；微分控制通过微分系数调整控制器的输出信号与误差的微分关系。

通过合理调节这三个系数，可以实现对系统的精确控制。

三、实验步骤1. 搭建温度控制系统：将温度传感器、加热器和控制器连接在一起，确保信号传输的正常。

2. 设置期望温度：根据实验要求，设置一个期望的温度作为控制目标。

3. 调节PID参数：根据实验的具体要求和系统的特性，调节PID控制器的比例系数、积分系数和微分系数，使得系统的响应速度和稳定性达到最佳状态。

4. 开始实验：启动温度控制系统，观察实际温度与期望温度的变化情况，记录实验数据。

5. 数据分析：根据实验数据，分析PID控制算法的效果和优势，总结实验结果。

四、实验结果与讨论通过实验，我们得到了一系列的实验数据。

根据这些数据，我们可以进行进一步的分析和讨论。

首先，我们观察到在PID控制下，温度的稳定性得到了显著的提高。

PID自动控制系统参数整定实验报告

T13. PID自动控制系统参数整定（化工仪表与自动化，指导教师：卢红梅）实验一：一阶单容上水箱对象特性测试实验实验二：上水箱液位PID整定实验一、实验目的1）、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。

2）、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。

3）、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。

4）、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。

5）、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。

6）、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。

二、实验设备THKJ100-1型过程控制实验装置配置：上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。

型参数为串联釜数N三、实验原理实验一原理：阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过控制器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号）。

同时，记录对象的输出数据或阶跃响应曲线，然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。

实验二原理：图13.1单回路上水箱液位控制系统图13.1为单回路上水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。

本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度。

根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用工业智能仪表控制。

当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。

合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。

反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。

因此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。

一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。

pid控制实验报告[最新版]

pid控制实验报告pid控制实验报告篇一：PID控制实验报告实验二数字PID控制计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量。

因此连续PID控制算法不能直接使用，需要采用离散化方法。

在计算机PID控制中，使用的是数字PID控制器。

一、位置式PID控制算法按模拟PID控制算法，以一系列的采样时刻点kT代表连续时间t，以矩形法数值积分近似代替积分，以一阶后向差分近似代替微分，可得离散PID位置式表达式：Tu T ?kpeu=para; J=0.0067;B=0.1; dy=zeros= y= -+ = k*ts; %time中存放着各采样时刻rineu_1=uerror_1=error;%误差信号更新图2-1 Simulink仿真程序其程序运行结果如表2所示。

Matlab输出结果errori = error_1 = 表2 例4程序运行结果三、离散系统的数字PID控制仿真1．Ex5 设被控对象为G?num 仿真程序：ex5.m%PID Controller clear all; close all;篇二：自动控制实验报告六-数字PID控制实验六数字PID控制一、实验目的1．研究PID控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响。

2．研究采样周期T对系统特性的影响。

3．研究I型系统及系统的稳定误差。

二、实验仪器1．EL-AT-III型自动控制系统实验箱一台 2．计算机一台三、实验内容1．系统结构图如6-1图。

图6-1 系统结构图图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds） Gh（s）=（1－e）/s Gp1（s）=5/（（0.5s+1）（0.1s+1）） Gp2（s）=1/（s（0.1s+1））-TS 2．开环系统（被控制对象）的模拟电路图如图6-2和图6-3，其中图6-2对应GP1（s）,图6-3对应Gp2（s）。

图6-2 开环系统结构图1 图6-3开环系统结构图2 3．被控对象GP1（s）为“0型”系统，采用PI控制或PID控制，可使系统变为“I型”系统，被控对象Gp2（s）为“I型”系统，采用PI控制或PID控制可使系统变成“II型”系统。

自控原理实验_PID调节器的设计与分析

实验六：PID 调节器的设计与分析一、实验目的：（1）了解P 、PI 、PID 三种工业常用调节器调节规律；（2）设计P 、PI 、PID 调节器，并通过Bode 单位阶跃响应曲线和图分析其效果和作用。

二、实验环境1、操作系统： WINDOWS 2000或以上；2、软件环境：MATLAB6.1及其以上；3、VGA 、SVGA 显卡，分辨率800╳600或以上；4、内存128M 或以上，硬盘25G 或以上；5、鼠标。

三、实验内容与要求未加调节器时，系统结构图为）图6-1 无调节器的系统结构图其中选开环传递函数为通过实验，可以观察到响应曲线和Bode 图可以看出系统有振荡，因此需加调节器来调节。

在以下各系统中G(s)的模型均是上面表示的形式。

⑴ 加P 调节器加了P 调节器以后的系统结构图变为：图6-2 带P 调节器的系统结构图1）参数内定时，程序已经内定设置为Kp=0.02，观察响应曲线和Bode 图可以看)1.0(1)(+=s s s G出系统稳定性有所提高。

2）参数自设时，可以随意输入参数值，观察参数值变化对系统稳定性的影响，一般Kp值在0.01~0.1之间系统较为稳定。

同学可自己实践观察参数变化对系统的影响。

⑵加PI调节器加了PI调节器以后的系统结构图变为：图6-3 带PI调节器的系统结构图1）参数内定时，程序已经内定设置为Kp=0.1，Ki=0.001，观察响应曲线和Bode 图可以看出系统稳定性有所提高。

2）参数自设时，可以随意输入参数值，观察参数值变化对系统稳定性的影响。

对于本系统，一般Kp值在0.01~0.1之间、Ki值在0.001~0.01之间系统较为理想。

但是，由于此系统有两个参数，参数之间可以相互牵制，因此并非选择Kp值在0.01~0.1之间、Ki值在0.001~0.01之间的系统一定好，而不在此范围内系统就一定不好。

Kp值与Ki值之间有一定关系，一般要满足Kp ≥50Ki的关系，系统才能稳定。

直流电机控制(PID)实验报告

b = speed1 / 100;
s = speed1 % 100 / 10;
g = speed1 % 100 % 10;
sent(table[b]);
sent(table[s]);
sent(table[g]);
sent(0); sent(0);//预期值
sent(table[speedset/100]);
out=0;
uk1=uk;//为下一次增量做准备
e2=e1;
e1=e;
PWMTime=out; //out对应于PWM高电平的时间
return(0);
}
void PWMOUT()
{
//PWM=1;
if(cnt<PWMTime)//若小于PWM的设定时间，则输出高电平
PWM=1;
else//否则输出低电平
三、仪器及原理图
实验仪器：THKL-C51仿真器
四、实验代码
%增量式
#include<reg51.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ufloat unsigned float
sbit PWM=P1^2;
sbit DIN=P1^0;
sbit CLK=P1^1;
uint num;
float count=0;
uint cnt,n=0;
uint out;
uint PWMTime;
uchar code table[] = { 0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x7B,0x71,0x00,0x40 };

pid 实验报告

pid 实验报告PID 实验报告引言在自动控制领域中，PID（比例-积分-微分）控制器是一种常见且广泛应用的控制算法。

本实验旨在通过实际应用和实验验证，探讨PID控制器的原理、特点以及在工程领域中的应用。

一、PID控制器的原理PID控制器是一种反馈控制算法，其基本原理是根据系统的误差信号进行调整，以达到期望的控制效果。

PID控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。

1.1 比例控制（P）比例控制是根据误差的大小来调整输出信号的幅度，其公式为：P = Kp * e(t)其中，P为比例控制的输出，Kp为比例增益，e(t)为当前时刻的误差。

1.2 积分控制（I）积分控制是根据误差的累积值来调整输出信号的幅度，其公式为：I = Ki * ∫e(t)dt其中，I为积分控制的输出，Ki为积分增益，∫e(t)dt为误差的累积值。

1.3 微分控制（D）微分控制是根据误差变化的速率来调整输出信号的幅度，其公式为：D = Kd * de(t)/dt其中，D为微分控制的输出，Kd为微分增益，de(t)/dt为误差的变化率。

综合以上三个部分，PID控制器的输出为：PID = P + I + D二、PID控制器的特点2.1 稳定性PID控制器具有良好的稳定性，能够在系统受到外界扰动时，通过调整输出信号来保持系统的稳定运行。

2.2 响应速度PID控制器能够根据误差的大小和变化率来调整输出信号，从而实现快速响应。

当误差较大且变化迅速时，PID控制器会加大输出信号的幅度，以尽快达到期望值。

2.3 鲁棒性PID控制器对于系统参数的变化和外界干扰具有一定的鲁棒性。

通过合理设置PID参数，可以使系统在一定范围内保持稳定性和良好的控制效果。

三、PID控制器在工程领域中的应用PID控制器广泛应用于各个工程领域，如温度控制、速度控制、位置控制等。

3.1 温度控制在工业生产中，许多过程需要对温度进行控制，以确保产品质量和生产效率。

pid的控制作用实验报告

pid的控制作用实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入研究和理解 PID（比例积分微分）控制器在控制系统中的作用，并通过实际实验观察和分析其对系统性能的影响。

二、实验原理PID 控制器是一种常见的反馈控制算法，它由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。

比例控制部分根据误差的大小成比例地调整控制输出，其作用是快速减少误差，但不能完全消除稳态误差。

积分控制部分则对误差进行积分，随着时间的积累，积分项可以消除稳态误差，但可能会导致系统响应变慢。

微分控制部分根据误差的变化率来调整控制输出，它能够预测误差的变化趋势，提前进行调整，从而改善系统的动态性能，减少超调量和调节时间。

PID 控制器的输出为这三个部分的总和：＄u(t) ＝ K_p e(t) ＋ K_i＼int_{0}＾｛t} e(＼tau) d\tau ＋ K_d ＼frac{de(t)｝｛dt}＄其中，＄u(t)＄是控制器的输出，＄e(t)＄是设定值与实际值之间的误差，＄K_p$ 是比例系数，＄K_i$ 是积分系数，＄K_d$ 是微分系数。

三、实验设备与环境1、实验设备控制器：采用可编程逻辑控制器（PLC）或微控制器作为 PID 控制器。

执行机构：例如电机、阀门等。

传感器：用于测量系统的输出，如温度传感器、压力传感器等。

数据采集卡：用于采集传感器的数据并传输给计算机。

计算机：用于运行控制算法和数据分析软件。

2、实验环境温度：室温（约 25℃）湿度：50% 70%四、实验步骤1、系统建模首先，对实验对象进行建模，确定其传递函数或状态空间模型。

通过实验测量或理论分析，获取系统的参数，如时间常数、增益等。

2、参数整定采用试凑法或 ZieglerNichols 等整定方法，初步确定 PID 控制器的参数＄K_p$、＄K_i$ 和＄K_d$。

观察系统的响应，根据性能指标（如超调量、调节时间、稳态误差等）对参数进行调整，直到获得满意的控制效果。

自动控制原理实验报告分析

自动控制原理实验报告分析1. 引言自动控制原理是现代工程中非常重要的一门学科。

它研究如何设计和分析能够实现自动化控制的系统，以满足特定的性能要求。

通过实验，我们可以验证控制系统的性能，并深入理解自动控制原理的基本概念和工作原理。

本文将对自动控制原理实验进行详细分析和总结。

2. 实验目的本次实验的目的是研究PID（比例-积分-微分）控制器在温度控制系统中的应用。

通过调节PID控制器的参数，我们可以观察到不同控制参数对系统稳定性、响应速度和超调量等性能指标的影响。

3. 实验步骤本次实验使用了一个温度控制系统。

我们需要调节PID控制器的三个参数（比例增益、积分时间和微分时间）来实现温度的稳定控制。

具体的实验步骤如下：3.1 准备工作在进行实验之前，我们需要确保实验所需的设备和软件已经准备就绪。

这包括温度传感器、温度控制器、计算机等。

3.2 连接系统将温度传感器连接到温度控制器，并将温度控制器连接到计算机。

确保连接正确并稳定。

3.3 设置初始参数在实验开始前，我们需要设置PID控制器的初始参数。

一般情况下，我们可以先将比例增益和积分时间设置为较小的值，微分时间设置为0。

3.4 开始实验启动温度控制系统，并记录温度的变化。

观察温度的稳定性、响应速度和超调量等指标，并记录下来。

3.5 调节参数根据实验结果，我们可以调节PID控制器的参数来改善系统的性能。

通过增大比例增益可以提高系统的响应速度，但可能会导致较大的超调量。

增大积分时间可以减小超调量，但可能会降低系统的稳定性。

调节微分时间可以改善系统的稳定性和响应速度。

3.6 重复实验根据实验结果，我们可以不断调节PID控制器的参数，并进行多次实验，以得到更好的控制效果。

4. 实验结果分析根据实验的记录数据，我们可以对实验结果进行分析。

通过观察温度的变化曲线以及性能指标的大小，我们可以得出如下结论：•较大的比例增益可以提高系统的响应速度，但会导致较大的超调量。

•较大的积分时间可以减小超调量，但会降低系统的稳定性。

pid控制实验报告

pid控制实验报告引言：PID（Proportional-Integral-Derivative）控制是一种常用的控制算法，广泛应用于自动控制系统中。

PID控制器通过不断调整控制量，使得被控对象的输出尽可能接近所期望的目标值。

本文将对PID控制实验进行详细介绍。

实验目的：通过实验，掌握PID控制器的基本原理和工作方式，熟悉PID 参数的调节方法，了解PID控制器在不同系统中的应用。

实验器材：1. 一台计算机2. 编程软件（如MATLAB）3. 实验装置（可选项，如温度控制装置、电机等）实验步骤：1. 确定实验对象：可以选择温度控制装置、水位控制装置或电机等，根据实际需求进行选择。

2. 设计PID控制器：根据实验对象的特性和目标，设计合适的PID控制器，包括确定比例系数KP、积分系数KI和微分系数KD。

3. 参数调节：通过试验和分析，调节PID参数，使得控制系统的性能最优。

4. 实验记录和分析：记录实验数据，并进行分析，评估PID控制器的性能和稳定性。

实验结果：实验结果将根据实际情况有所不同，这里以温度控制装置为例进行讨论。

1. 初始状态：实验开始时，温度控制装置处于初始状态，温度与目标温度存在误差。

2. 比例控制作用：PID控制器根据比例系数KP对误差进行处理，并输出相应的控制量。

当误差较大时，控制量较大，加快系统的响应速度。

随着误差减小，控制量逐渐减小，使系统温度逐渐接近目标温度。

3. 积分控制作用：当误差存在积累时，积分控制作用发挥作用，通过积分系数KI 对误差进行处理。

积分控制可以消除稳态误差，使得系统温度更加稳定。

4. 微分控制作用：微分控制主要处理误差的变化率，通过微分系数KD对误差变化的斜率进行处理。

微分控制可以提高系统的稳定性和响应速度。

5. 参数调节：在实验过程中，根据实际的系统响应和性能要求，通过试验和分析逐步调节PID参数，使得系统的控制响应更加稳定和准确。

实验分析：PID控制器在实验中的表现取决于PID参数的选择和调节。

PID实验报告(实验一)

实验一: 使用simulink对给定对象进行控制仿真一：原理说明：一般说, 增加控制系统比例增益, 可以提高系统的响应速度, 同时也会降低稳态误差。

尽管如此, 如果比例增益太大, 系统超调就会增大, 如果Kp再进一步增加, 震荡就会加大, 系统就会变得不稳定。

图a实验原理图如下图（a）所示, 其中原理图中给定的黄色的输入信号的理想的输入稳定值是1（如图（b）中的箭头所示）, 而根据误差中值定理算得它的实际的稳定值是0.6。

通过尝试使用不同的Kp值, 观察Kp的设定对系统动态过程的影响如下图(b)、 (c) 、(d) 、(e)所示。

当: A.要求系统的静差为给定值的40%时, 计算为: （1 -0.6）/1*100%=40%）, 系统的静差为给定值的40%的图像如左图（d）所示；B.系统要求它的超调量小于或者等于40%的条件下, 使得系统的上升时间尽量减少, 计算过程为: （1.4-1）/1*100%=40%）,系统要求超调量小于或者40%的条件下, 使得系统的上升时间尽量减少的图像如左图（e）所示。

一: 当给定KP 分别为 0.8、2.4、3.5 :Kp 的设定对系统动态过程的影响图像如左图（b ）所示:1_1: 当调节KP 分别为1.3.5:Kp 的设定对系统动态过程的影响图像如左图（c ）所示:1_2: 当调节KP 分别为 1.5.3.5 : 图（b ）图（c ）系统的静差为给定值40%（注: （1-0.6）/1*100%=40%）的图像如左图（d）所示:图（d）对于单位负反馈, 静差E(S)=R(S)-C(S), 其中输入信号为1（t）根据终值定理可知当KP取1.5时, 系统的静差刚好为给定值的40%。

1_3: 当调节KP分别为7、3.5:➢系统要超调量小于或40%（（1.4-1）/1*100%=40%）条件下, 使系统上升时间尽量减少如图（e）所示:➢总结: 联系上图（b）、（c）、（d）、（e）可知, KP由0.8一直增大到7可以看出, 增大比例系数KP可以加快系统的响应, 在有静差的时候有助于减小静差。

自动控制原理实验PID

WORD格式上海电力学院实验报告自动控制原理实验课程班级：2008232姓名：吴旭东学号：20083435一、PID 控制器PID 控制器（比例- 积分- 微分控制器），由比例单元P、积分单元 I 和微分单元 D 组成。

通过 Kp，Ki 和Kd三个参数的设定。

PID 控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。

PID 控制器是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件。

这个控制器把收集到的数据和一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在参考值。

和其他简单的控制运算不同，PID控制器可以根据历史数据和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。

可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个 PID 反馈回路却可以保持系统的稳定。

二、用 simulink 对PID 控制器应建模用 simulink 对 PID 控制器建模(P57) ，通过仿真分析各个典型环节响应的特点；并试利用几种典型环节构成一个具有如图所示的阶跃响应特性的系统。

理论方法分析：Scope：理想微分环节。

阶跃响应曲线为脉冲函数。

Scope1：积分环节。

输出信号随着时间T，成固定的比例增加。

Scope2：一阶惯性环节。

输出信号随着时间T 增加，使输出信号趋近于一定值。

Scope3：振荡环节。

一个衰减的振荡过程，使输出信号趋近与一个值。

Scope4：延迟环节。

输出信号与输入信号形状相同，只是迟延了一段时间。

Scope5：比例环节。

输入与输出信号是阶跃函数，不存在惯性。

Scope6：实际微分。

刚开始为阶跃函数，之后输出函数趋近于0。

三、实验设计与实现先用simulink 画出题目所示的图1，断开 Transfer Fcn 、Transfer Fcn1和Sum1的连接如图2，得 Scope 的图 3，再根据根据PID 控制器控制性能达到最优，不断的调整Gain 的值控制 Scope 图中的比值，即第一次峰值减去稳定值的值和第二次峰值减去稳定值的值之比为4:1 ，过程如图 4，得 Scope 的图 5 和 Gain 的值是 58。

PID自动控制实验报告

实验二数字PID 控制计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量。

因此连续PID 控制算法不能直接使用，需要采用离散化方法。

在计算机PID 控制中，使用的是数字PID 控制器。

一、位置式PID 控制算法按模拟PID 控制算法，以一系列的采样时刻点kT 代表连续时间t，以矩形法数值积分近似代替积分，以一阶后向差分近似代替微分，可得离散PID 位置式表达式：T k Tu(k) k p e(k) T e(j) T D(e(k) e(k 1))T I j 0 Tk e(k) e(k 1)k p e(k) k i e(j)T k dj0 Tk式中，k i p,k d k p T D，e为误差信号(即PID 控制器的输入) ，u 为控制T I信号(即控制器的输出) 。

在仿真过程中，可根据实际情况，对控制器的输出进行限幅。

二、连续系统的数字PID 控制仿真连续系统的数字PID 控制可实现D/A 及A/D 的功能，符合数字实时控制的真实情况，计算机及DSP 的实时PID 控制都属于这种情况。

11．Ex3 设被控对象为一个电机模型传递函数G(s) 21，式中endJs 2BsJ=0.0067,B=0.1。

输入信号为 0.5sin(2 t)，采用 PD 控制，其中k p 20, k d 0.5采用 ODE45 方法求解连续被控对象方程。

function dy = ex3f(t,y,flag,para) u=para;J=0.0067;B=0.1; dy=zeros(2,1); dy(1) = y(2);dy(2) = -(B/J)*y(2) + (1/J)*u;控制主程序 ex3.mclear all; close all;ts=0.001; %采样周期 xk=zeros(2,1);%被控对象经A/D 转换器的输出信号y 的初值e_1=0;%误差 e(k-1)初值 u_1=0;%控制信号 u(k-1)初值 for k=1:1:2000 %k 为采样步数time(k) = k*ts; %time 中存放着各采样时刻rin(k)=0.50*sin(1*2*pi*k*ts); % 计算输入信号的采样值 para=u_1; % D/AtSpan=[0 ts];[tt,xx]=ode45('ex3f',tSpan,xk,[],para); %ode45解系统微分方程 %xx 有两列，第一列为 tt 时刻对应的y ，第二列为y2G(s)Y(s) UJs21Bs，所以 Jd dt22y B d d y tu ，另 y1 y,y2 y ，则y1 y2，因此连续对象微分方程函数 (B/J)y 2(1/J)*uex3f.m 如下tt时刻对应的y导数xk = xx(end,:); % A/D，提取xx中最后一行的值，即当前y和y导数yout(k)=xk(1); %xk(1) 即为当前系统输出采样值y(k)e(k)=rin(k)-yout(k);% 计算当前误差de(k)=(e(k)-e_1)/ts; %计算u(k)中微分项输出u(k)=20.0*e(k)+0.50*de(k);% 计算当前u(k)的输出%控制信号限幅if u(k)>10.0u(k)=10.0;endif u(k)<-10.0u(k)=-10.0;end%更新 u(k-1)和 e(k-1) u_1=u(k); e_1=e(k); end figure(1);plot(time,rin,'r',time,yout,'b');% 输入输出信号图 xlabel('time(s)'),ylabel('rin,yout'); figure(2);plot(time,rin-yout,'r');xlabel('time(s)'),ylabel('error');%误差图程序运行结果显示表 1所示。

自动控制原理实验报告

自动控制原理实验报告实验目的，通过本次实验，掌握自动控制原理的基本知识，了解控制系统的结构和工作原理，以及掌握控制系统的设计和调试方法。

实验仪器，本次实验所使用的仪器有PID控制器、执行器、传感器等。

实验原理，自动控制系统是指通过传感器采集被控对象的信息，经过控制器处理后，通过执行器对被控对象进行调节，以达到设定的控制目标。

其中PID控制器是通过比较被控对象的实际值和设定值，计算出误差，并根据比例、积分、微分三个参数来调节执行器输出的控制信号，使被控对象的实际值逐渐趋近设定值的一种控制方式。

实验步骤：1. 将PID控制器与执行器、传感器连接好，并确认连接正确无误。

2. 设置被控对象的设定值，并观察实际值的变化情况。

3. 调节PID控制器的参数，观察被控对象的响应情况，找到最佳的控制参数组合。

4. 对不同类型的被控对象进行实验，比较不同参数组合对控制效果的影响。

实验结果与分析：通过实验我们发现，合适的PID参数组合能够使被控对象的实际值快速稳定地达到设定值，并且对不同类型的被控对象，需要调节的参数组合也有所不同。

在实际工程中，需要根据被控对象的特性和控制要求来选择合适的PID参数，并进行调试和优化。

结论：本次实验使我们进一步了解了自动控制原理，掌握了PID控制器的基本原理和调试方法，对控制系统的设计和调试有了更深入的理解。

同时也认识到在实际工程中，需要根据具体情况来选择合适的控制方法和参数，进行调试和优化，以达到最佳的控制效果。

通过本次实验，我们对自动控制原理有了更深入的认识，对控制系统的设计和调试方法有了更加清晰的理解，相信这对我们今后的学习和工作都将有所帮助。

pid自控原理实验报告

自动控制原理实验——第七次实验一、实验目的（1）了解数字PID控制的特点，控制方式。

（2）理解和掌握连续控制系统的PID控制算法表达式。

（3）（4）了解和掌握用试验箱进行数字PID控制过程。

（5）观察和分析在标PID控制系统中，PID参数对系统性能的影响。

二、实验内容1、数字PID控制一个控制系统中采用比例积分和微分控制方式控制，称之为PID控制。

数字PID控制器原理简单，使用方便适应性强，可用于多种工业控制，鲁棒性强。

可以用硬件实现，也可以用软件实现，也可以用如见硬件结合的形式实现。

PID控制常见的是一种负反馈控制，在反馈控制系统中，自动调节器和被控对象构成一个闭合回路。

模拟PID控制框图如下：输出传递函数形式：()1()()p i dU sD s K K K sE s s==++其中Kp为调节器的比例系数，Ti为调节器的积分常数，Td是调节器的微分常数。

2、被控对象数学模型的建立 1）建立模型结构在工程中遇到的实际对象大多可以表示为带时延的一阶或二价惯性环节，故PID 整定的方法多从这样的系统入手，考虑有时延的单容被控过程，其传递函数为：0001()1s G s K e T S τ-=⨯+这样的有时延的单容被控过程可以用两个惯性环节串联组成的自平衡双容被控过程来近似，本实验采用该方式作为实验被控对象，如图3-127所示。

001211()11G s K T S T S =⨯⨯++2）被控对象参数的确认对于这种用两个惯性环节串联组成的自平衡双容被控过程的被控对象，在工程中普遍采用单位阶跃输入实验辨识的方法确认0T 和τ，以达到转换成有时延的单容被控过程的目的。

单位阶跃输入实验辨识的原理方框如图3-127所示。

对于不同的、和K 值，得到其单位阶跃输入响应曲线后，由010()0.3()Y t Y =∞和020()0.7()Y t Y =∞得到1t 和2t ，再利用拉氏反变换公式得到To====3、采样周期的选择采样周期选择。

pid控制实验报告

pid控制实验报告PID控制实验报告。

一、实验目的。

本实验旨在通过对PID控制器的调试和实验验证，掌握PID控制器的工作原理和调节方法，加深对控制原理的理解，提高实际控制系统的设计和调试能力。

二、实验原理。

PID控制器是一种常用的控制器，它由比例（P）、积分（I）、微分（D）三个部分组成。

在实际控制系统中，PID控制器通过对控制对象的测量值和设定值进行比较，产生误差信号，然后根据比例、积分和微分三个部分的参数进行计算，输出控制信号，使控制对象的输出值逼近设定值，实现控制目标。

三、实验装置。

本实验采用了PLC控制器和温度传感器作为控制系统，通过对温度传感器的测量值进行反馈控制，调节加热器的功率输出，控制温度在设定值附近波动。

四、实验步骤。

1. 首先，设置PID控制器的比例、积分和微分参数为初始值，将控制系统接通，使加热器开始工作。

2. 然后，通过监测温度传感器的测量值，观察加热器的工作状态和温度的变化情况。

3. 接着，根据实际情况，逐步调节PID控制器的参数，使控制系统的响应速度和稳定性达到最佳状态。

4. 最后，记录和分析不同参数下控制系统的响应曲线，比较不同参数对控制系统性能的影响，总结调节经验。

五、实验结果与分析。

经过一系列的实验调节，我们得到了不同参数下的控制系统响应曲线。

通过对比分析，我们发现：1. 比例参数的增大会加快系统的响应速度，但会引起超调和振荡现象；2. 积分参数的增大可以减小稳态误差，但会增加超调和振荡的幅度；3. 微分参数的增大可以减小超调和振荡，但会降低系统的响应速度。

六、实验结论。

通过本次实验，我们深入理解了PID控制器的工作原理和调节方法，掌握了控制系统的设计和调试技巧。

在实际工程中，我们可以根据实际需求，通过调节PID 控制器的参数，使控制系统达到最佳的性能指标。

七、实验心得。

通过本次实验，我们不仅学习了PID控制器的基本原理和调节方法，还提高了实际控制系统的设计和调试能力。

PID(比例-积分-微分)

自动控制原理实验报告实验名称：线性系统的时域分析实验时间：2013.12.25实验地点：实验学生（签名）：实验设备验收人员（签名）：实验成绩：实验指导教师（签名）：—————————————————————————————一、实验目的1、认识各种电路元件，了解其功能，并能在电路板上连接电路图，分析电路的工作原理。

2、掌握线性系统的时域特性规律，观察比例微分环节、比例-积分-微分环节输出时域响应曲线，并测量相应参数。

3、熟悉自动控制原理实验装置，能够熟练运用LabACTn软件解决线性系统的时域输出响应。

二、实验原理及内容1、微分环节为了便于观察比例微分的阶跃响应曲线，本实验增加了一个小惯性环节，其模拟电路如图3-1-5所示。

图3-1-5 典型比例微分环节模拟电路实际比例微分环节的传递函数：)11((S)(S)(S)S TSK U U G i O τ++==微分时间常数：CR R R R R T )(32121++=惯性时间常数：C R 3=τ21R R R K +=额外定义如下参数：3321)//(R R R R K D +=s K T D 06.0=⨯=τ比例微分环节对幅值为A 的阶跃响应为：))(()(K t KT A t U A +=δ2、PID （比例-积分-微分）环节PID （比例-积分-微分）环节模拟电路如图3-1-6所示。

图3-1-6 PID （比例-积分-微分）环节模拟电路典型PID 环节的传递函数：s T K s T K K s T s T K s U s U s G d p i p p d i p i O ++=++==)11()()()(其中232121)(C R R R R R T d ++=， 121)(C R R T i +=，21R R R K p +=。

惯性时间常数：23C R =τ， τ⨯=D d K T ，3321)R //(R R R K D +=。

典型PID 环节对幅值为A 的阶跃响应为：])([)(0t T K t T K K A t U ip d p p ++⋅=δ三、实验步骤1、比例微分环节（1）构造模拟电路：按图3-1-5安置短路套及插孔连线，表如下。