PID实验报告
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实验题目：PID控制实验
学生姓名：学号：
区队：日期：
学科名称现代控制系统实验
实验目的 1.理解一阶倒立摆的工作机理及其数学模型的建立及简化的方法；掌握使用Matlab/Simulink软件对控制系统的建模方法；
2.通过对一阶倒立摆控制系统的设计，理解和掌握闭环PID控制系统的设
计方法；
3.掌握闭环PID控制器参数整定的方法；理解和掌握控制系统设计中稳定
性、快速性的权衡以及不断通过仿真实验优化控制系统的方法。
实验设备倒立摆实验箱、MATLAB6.5
实验原理PID控制原理分析：
由前面的讨论已知实际系统的物理模型：
Kp=30，Ki=0，Kd=0.5
60
122
.6
)
(
2-
=
s
s
G
对于倒立摆系统输出量为摆杆的角度，它的平衡位置为垂直向上的情况。系统控制结构框图如图3-37，图中KD(s)是控制器传递函数，G(s)是被控对象传递函数。
图1 PID控制结构框图
其中s
K
s
K
K
s
KD
D
I
P
+
+
=)(
此次实验只考虑控制摆杆的角度，小车的位置是不受控的，即摆杆角度的单闭环控制，立起摆杆后，会发现小车向一个方向运动直到碰到限位信号。那么要使倒立摆稳定在固定位置，还需要增加对电机位置的闭环控制，这就形成了摆杆角度和电机位置的双闭环控制。立摆后表现为电机在固定位置左右移动控制摆杆不倒。
实验步骤：
1、使用MATLAB/Simulink 仿真软件建立以下控制模型：
图2 PID 控制模块组成
2、按照PID 参数整定方法调整PID 参数，设计PID 控制器。
3、在倒立摆教学实验软件中进行PID 控制器的仿真验证。
实验结果： 1、PID 参数整定：
设置PID 控制器参数，令Kp=1，Ki=0，Kd=0，仿真得到以下图形：
012345678910
00.5
1
1.5
2
2.53
3.5
4
4.5
x 1030时间t/s 摆杆角度Kp=1，Ki=0，Kd=0
从图中看出，曲线发散，控制系统不稳定。令Kp=20，Ki=0，Kd=0，仿真得到以下图形：
0246810
00.5
1
1.5
22.533.5
4
时间t/s 摆杆角度
Kp=20，Ki=0，Kd=0
令Kp=30，Ki=0，Kd=0.5
令Kp=30，Ki=0，Kd=0.5令Kp=30，Ki=0，Kd=1
- - .
令Kp=30，Ki=0，Kd=0.5，仿真得到以下图形：