PID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。

数字PID算法研究实验报告

实验二数字PID调节器算法的研究（实验报告）姓名:王国华学号: 201046820420 班级: 电气F1004实验指导老师: 孙红鸽成绩: _________一、实验目的1. 学习并熟悉常规的数字PID控制算法的原理；2. 学习并熟悉积分分离PID控制算法的原理；3. 掌握具有数字PID调节器控制系统的实验和调节器参数的整定方法。

二、实验步骤1.实验接线1.1按图4-1和图4-2连接一个二阶被控对象闭环控制系统的电路；1.2该电路的输出与数据采集卡的输入端AD1相连, 电路的输入与数据采集卡的输出端DA1相连；1.3待检查电路接线无误后, 打开实验平台的电源总开关, 并将锁零单元的锁零按钮处于“解锁”状态。

2.脚本程序运行2.1启动计算机, 在桌面双击图标“THBCC-1”, 运行实验软件；2.2顺序点击虚拟示波器界面上的“”按钮和工具栏上的“”按钮(脚本编程器)；2.3在脚本编辑器窗口的文件菜单下点击“打开”按钮, 并在“计算机控制算法VBS\计算机控制技术基础算法\数字PID调器算法”文件夹下选中“位置式PID”脚本程序并打开, 阅读、理解该程序, 然后点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“步长设置”, 将脚本算法的运行步长设为100ms；2.4点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“启动”；用虚拟示波器观察图4-2输出端的响应曲线；2.5点击脚本编辑器的调试菜单下“停止”, 利用扩充响应曲线法（参考本实验附录4）整定PID控制器的P、I、D及系统采样时间Ts等参数, 然后再运行。

在整定过程中注意观察参数的变化对系统动态性能的影响；2.6 参考步骤2.4.2.4和2.5, 用同样的方法分别运行增量式PID和积分分离PID 脚本程序, 并整定PID控制器的P、I、D及系统采样时间Ts等参数, 然后观察参数的变化对系统动态性能的影响。

另外在积分分离PID程序运行过程中, 注意不同的分离阈值tem对系统动态性能的影响；2.7 实验结束后, 关闭脚本编辑器窗口, 退出实验软件。

《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仿真实验报告

PID仿真实验报告PID控制是一种经典的控制方法，被广泛应用于工业自动化控制系统中。

本次实验主要针对PID控制器的参数调整方法进行仿真研究。

实验目的：1.研究PID控制器的工作原理；2.了解PID参数调整的方法；3.通过仿真实验比较不同PID参数对系统控制性能的影响。

实验原理：PID控制器由比例（P）、积分（I）、微分（D）三个控制部分组成。

比例控制：输出与误差成比例，用来修正系统集成误差；积分控制：输出与误差的积分关系成比例，用来修正系统持续存在的静态误差；微分控制：输出与误差变化率成比例，用来修正系统的瞬态过程。

PID参数调整方法有很多种，常见的有经验法、Ziegler-Nichols法和优化算法等。

实验中我们使用经验法进行调整，根据系统特性来进行手动参数调整。

实验装置与步骤：实验装置：MATLAB/Simulink软件、PID控制器模型、被控对象模型。

实验步骤：1. 在Simulink中建立PID控制器模型和被控对象模型；2.设定PID控制器的初始参数；3.运行仿真模型，并记录系统的响应曲线；4.根据系统响应曲线，手动调整PID参数；5.重复第3步和第4步，直到系统的响应满足要求。

实验结果与分析：从图中可以看出，系统的响应曲线中存在较大的超调量和震荡，说明初始的PID参数对系统控制性能影响较大。

从图中可以看出，系统的响应曲线较为平稳，没有出现明显的超调和震荡。

说明手动调整后的PID参数能够使系统达到较好的控制效果。

总结与结论：通过本次实验，我们对PID控制器的参数调整方法进行了研究。

通过手动调整PID参数，我们能够改善系统的控制性能，提高系统的响应速度和稳定性。

这为工业自动化控制系统的设计和优化提供了参考。

需要注意的是，PID参数的调整是一个复杂的工作，需要结合具体的控制对象和要求进行综合考虑。

而且，不同的参数调整方法可能适用于不同的控制对象和场景。

因此，在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的参数调整方法，并进行实验验证。

PID仿真实验报告

PID仿真实验报告PID控制算法是一种重要的控制算法，被广泛应用于工业控制系统中。

本文通过仿真实验的方式，对PID控制算法进行了验证和分析。

一、实验目的1.了解PID控制算法的基本原理和调节方法；2. 掌握MATLAB/Simulink软件的使用，进行PID控制实验仿真；3.验证PID控制算法的稳定性和性能。

二、实验内容本次实验选择一个常见的控制系统模型，以电感驱动的直流电机控制系统为例。

通过PID控制算法对该系统进行控制，观察系统的响应特性。

三、实验步骤1.搭建电感驱动的直流电机控制系统模型，包括电感、直流电机、PID控制器等组成部分；2.设置PID控制器的参数，包括比例增益Kp、积分时间Ti、微分时间Td等；3.进行仿真实验，输入适当的控制信号，观察系统的响应曲线；4.调节PID控制器的参数，尝试不同的调节方法，观察响应曲线的变化，寻找合适的参数。

四、实验结果与分析1.首先，设置PID控制器的参数为Kp=1，Ti=1，Td=0，进行仿真实验。

观察到系统的响应曲线，并记录与分析曲线的特点；2.其次，调整PID控制器的参数，如增大比例增益Kp，观察系统的响应曲线的变化；3.最后，调整积分时间Ti和微分时间Td，观察系统的响应曲线的变化。

通过实验结果与分析，可以得到以下结论：1.PID控制算法能够有效地控制系统，并实现稳定的控制；2.比例增益Kp对系统的超调量有较大的影响，增大Kp可以减小超调量，但也会增加系统的稳定时间；3.积分时间Ti对系统的稳态误差有较大的影响，增大Ti可以减小稳态误差，但也会增加系统的超调量；4.微分时间Td对系统的响应速度有较大的影响，增大Td可以增加系统的响应速度，但可能会引起系统的振荡。

五、实验总结通过本次实验，我深入理解了PID控制算法的原理和调节方法。

同时，通过对实验结果的分析，我也了解了PID控制算法的稳定性和性能。

在实际工程应用中，需要根据具体的控制对象，合理选择PID控制器的参数，并进行调节优化，以获得理想的控制效果。

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控制电机实验报告

PID控制电机实验报告【摘要】本实验通过PID控制电机，对系统进行控制，实现系统的速度调节和位置调节。

首先通过对系统的建模和参数辨识，得到了系统的数学模型和参数，并根据模型设计了合适的PID控制器。

然后通过实验验证了设计的控制器的有效性，实现了对电机速度和位置的调节。

实验结果表明，PID控制器对于系统的速度调节和位置调节具有良好的性能，能够实现较好的控制效果。

【关键词】PID控制；电机；速度调节；位置调节一、实验目的1.通过PID控制器实现对电机的速度调节和位置调节；2.验证PID控制器的有效性和性能。

二、实验原理PID控制器是一种经典的控制策略，由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成。

PID控制器的数学表达式为输出信号u(t) = Kp*e(t) + Ki*∫e(t)dt + Kd*de(t)/dt，其中e(t)为控制偏差，Kp、Ki和Kd分别为比例、积分和微分系数。

在电机控制中，可以将电机看作一个被控对象，输入电机的电压u(t)通过电机的转矩转化为输出角速度ω(t)。

通过对电机的数学建模，可以得到电机的传递函数为G(s)=k/(Ts+1)，其中k为系统增益，T为系统时间常数。

根据系统传递函数的性质，可以得到电机系统的速度和位置闭环模型为Kv(s)=1/(Ts+1)和Kp(s)=Ks/(Ts+1)，分别对应于速度和位置的调节。

三、实验装置1.PC机；2.PID控制器板卡；3.直流电机；4.电压放大电路；5.角度传感器。

四、实验步骤1.建立电机的数学模型，并利用实验数据辨识系统的参数；2.根据模型设计PID控制器的参数；3.连接实验装置，将PC机与PID控制器板卡连接，通过板卡控制电机的电压，实现速度和位置调节；4.设置不同的目标速度和目标位置，进行实验并记录实验数据；5.分析实验数据，评价控制器的性能和有效性。

五、实验结果与分析通过实验得到了电机系统的数学模型为G(s)=2/(s+1)和Ks=10/(s+1)，并根据模型参数设计了PID控制器的参数为Kp=1,Ki=0.01和Kd=0.5、实验中设置了不同的目标速度和目标位置，通过对比实际速度和位置与目标值的差异，评价了控制器的性能。

PID算法实验报告

实验三 PID算法实验报告一、实验目的设计最少拍有纹波控制器过程中，在已知偏差的情况下求控制量，即在已知误差曲线的情况下，绘出控制曲线图。

二、实验内容本实验选用VB 6.0作为编程软件，根据差分方程u(k)=0.282 u(k-1)+0.718 u(k-2)+0.5434 e(k) –0.4716e(k-1)+0.1e（k-2）可知，所需要的变量为u(k-1)，u(k-2)，e(k)，e(k-1)，e(k-2），其中偏差量e(k)，e(k-1)，e(k-2）直接输入程序，另外每次计算后需要先将u（k-1）的值赋给u(k-2)，再将u（k）的值赋给u(k-1)。

以下为该设计实验的误差曲线：误差曲线程序如下：Private Sub Command1_Click()Dim e(-1 To 10) As SingleDim u(-1 To 10) As SingleDim k As Integer, i%e(-1) = e(0) = e(1) = e(3) = e(4) = e(5) = e(6) = e(7) = e(8) = e(9) = e(10) = 0: e(2) = 1: u(0) = 0: u(-1) = 0 ‘对于不同的偏差，需要改变e（k）值For k = 1 To 10u(k) = 0.282 * u(k - 1) + 0.718 * u(k - 2) + 0.5434 * e(k) - 0.4716 * e(k - 1) + 0.1 * e(k - 2)Print "u(" & k & ") = "; u(k)Next kEnd Sub三、实验数据e（k）分别等于[0，1，0，0，0，0，0，0，0，0]，结果如下：u（1）= 0u（2）= 0.5434u（3）= - 0.3184u（4）= 0.4004u（5）= - 0.1157u（6）= 0.2549u（7）= - 0.1119u（8）= 0.1798u（9）= 0.0427u（10）= 0.1412以下为求得的控制曲线：控制曲线。

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。

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：式中，D p d I pi T k k T k k ==,，e 为误差信号（即PID 控制器的输入），u 为控制信号（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。

1．Ex3 设被控对象为一个电机模型传递函数BsJs s G +=21)(，式中J=0.0067,B=0.1。

输入信号为)2sin(5.0t π，采用PD 控制，其中5.0,20==d p k k 。

采用ODE45方法求解连续被控对象方程。

因为Bs Js s U s Y s G +==21)()()(，所以u dt dy B dty d J =+22，另y y y y ==2,1，则⎪⎩⎪⎨⎧+-==/J )*u ((B /J )y y y y 12221 ，因此连续对象微分方程函数ex3f.m 如下 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;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);endfigure(1);plot(time,rin,'r',time,yout,'b');%输入输出信号图xlabel('time(s)'),ylabel('rin,yout');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。

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自控原理实验报告

自动控制原理实验——第七次实验实验目的(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)了解和掌握用试验箱进行数字PID控制过程。

(4)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：D(s)=少=K+K1+KsE(s)pi s d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:1G(s)二K x——e-T s00TS+1o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。

1G(s)二Kx——x00TS+1TS+1122)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T和T,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「、门和K值，得到其单位阶跃输入响应曲线后，由Y(t)二0.3Y(Q和Y(t)二0.7Y(Q得到t和t，再利用拉氏反变换公式得到01002012To二=L2-L1二L》L H|1YgLl.iL1L<1yc：L^:：=|.2U^L'IL.3^6/L2L n|1-Yo(t1)T-L I L1-yoftij」0.M/33、采样周期的选择采样周期选择。

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。

pid温度控制实验报告

pid温度控制实验报告本实验旨在设计和实现PID温度控制系统，通过控制电热水壶水温，检验PID控制系统在温度控制方面的效果。

一、设计和建立PID温度控制系统本实验采用Arduino开发板作为控制器，其中温度传感器采用DS18B20数字温度传感器，用于感知电热水壶内部的温度。

为了控制电热水壶的加热和停止加热，我们采用继电器模块，通过控制继电器的开关状态来实现电热水壶的加热和停止加热。

本实验还采用了LCD1602液晶显示屏，显示实时温度数据和PID控制结果。

PID控制器由三个部分组成，分别是P(proportional)、I(integral)、D(derivative)，它能够根据被控对象的反馈信号及预设值，计算出控制量，实现控制目标。

在本实验中，我们需要控制电热水壶加热时的水温，设定的目标温度为40℃。

二、实验步骤1、硬件连接连接Arduino开发板和其他硬件模块，电热水壶的加热和停止加热分别由继电器的开关状态来实现。

2、编程实现编写程序，包括温度检测、PID控制计算、控制电热水壶加热和停止加热、LCD显示等功能模块。

具体的程序实现细节见下文。

3、调试进行调试，测试温度控制系统的效果。

三、实验结果电热水壶温度控制的PID算法具体实现如下：``` c++// 定义PID控制器struct PID{float Kp; // P参数float Ki; // I参数float Kd; // D参数float pre_error; //上次误差float integral; //积分值} pid;pid.Kp = 5; // 由系统特性等确定pid.Ki = 0.1;pid.Kd = 1;const int relayPin = 2; // 继电器控制引脚2const int ledPin = 13; // LED控制引脚13void setup(){Serial.begin(9600);lcd.begin(16,2);pinMode(relayPin, OUTPUT);lcd.display();lcd.clear();// 变量初始化pid.pre_error = 0;pid.integral = 0;}void loop(){// 读取温度float temp = getTemperature();// 计算PIDfloat error = setpoint - temp;pid.integral += error * sampleTime;float derivative = (error - pid.pre_error) / sampleTime;float output = pid.Kp * error + pid.Ki * pid.integral + pid.Kd *derivative;// 控制电热水壶if(output > 0){digitalWrite(relayPin, HIGH); digitalWrite(ledPin, HIGH); }else{digitalWrite(relayPin, LOW); digitalWrite(ledPin, LOW); }// 保存本次误差pid.pre_error = error;// 显示温度和PID值lcd.setCursor(0, 0);lcd.print("Temp:");lcd.print(temp, 1);lcd.setCursor(0, 1);lcd.print("PID :");lcd.print(output, 1);// 延时一段时间delay(sampleTime);}// 读取温度float getTemperature(){byte data[12];byte addr[8];if ( !ds.search(addr)){ds.reset_search();delay(250);return -1000;}if ( OneWire::crc8( addr, 7) != addr[7]){Serial.println("CRC is not valid!");return -1000;}if ( addr[0] != 0x28){Serial.println("Device is not a DS18B20 family device."); return -1000;}ds.reset();ds.select(addr);ds.write(0x44,1);byte present = ds.reset();ds.select(addr);ds.write(0xBE);for (int i = 0; i < 9; i++){data[i] = ds.read();}int16_t raw = (data[1] << 8) | data[0];if (type_s){raw = raw << 3;if (data[7] == 0x10){raw = (raw & 0xFFF0) + 12 - data[6];}}else{byte cfg = (data[4] & 0x60);if (cfg == 0x00) raw = raw & ~7; // 9 bit resolution, 93.75 ms else if (cfg == 0x20) raw = raw & ~3; // 10 bit res, 187.5 ms else if (cfg == 0x40) raw = raw & ~1; // 11 bit res, 375 ms// default is 12 bit resolution, 750 ms conversion time}float celsius = (float)raw / 16.0;return celsius;}```实验通过控制器成功将水温控制在设定值40℃左右，且温度波动很小，表明PID控制器具有很好的控制效果。

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。

PID控制电机实验报告

PID控制电机实验报告实验目的：通过PID控制电机，实现指定速度和位置的控制。

实验原理：PID控制器是一种常用的闭环控制方法，用于控制系统的稳定性和精确性。

PID控制器根据当前的误差信号，通过P（比例）、I（积分）、D（微分）三个控制器的作用，调节输出信号，使误差信号趋近于零。

具体的PID控制算法如下：- P（比例）控制器：将误差信号与比例增益Kp相乘，得到一个与误差相关的控制量。

比例增益越大，响应速度越快，但可能导致超调。

- I（积分）控制器：将误差信号积分得到一个与误差面积相关的控制量。

积分控制器主要用来抵消系统静差，提高系统的稳定性。

- D（微分）控制器：将误差信号的微分得到一个与误差变化趋势相关的控制量。

微分控制器主要用来预测误差的变化趋势，提高系统的动态响应性能。

实验器材：- 电机- PID控制器- 控制器接口- 电源- 电压表- 电流表- 编码器实验步骤：1. 将电机连接到电源和PID控制器，确保电路正确连接。

2. 设置控制器接口的参数，包括控制模式、PID参数等。

3. 运行控制器，设置目标速度或位置。

4. 实时监测电机的电流和速度，并记录数据。

5. 根据实验数据，分析电机的响应特性，包括超调量、调节时间等。

实验结果：根据实验数据，通过PID控制器可以控制电机的速度和位置，实现了较好的控制效果。

调节PID参数可以调整电机的响应速度和稳定性。

根据实验数据，可以计算出电机的超调量、调节时间等指标，评估控制器的性能，并进行优化。

实验结论：通过实验验证了PID控制器在电机控制中的应用，并验证了PID控制器的稳定性和精确性。

通过调节PID参数，可以实现不同的控制效果，满足不同的应用需求。

通过实验数据的分析，可以评估控制器的性能，并进行优化。

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。