自控实验PID
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（3）整定微分环节：若经过步骤（2），PI控制只能消除稳态 误差，而动态过程不能令人满意，则应加入微分控制，构成 PID控制。 先置微分时间TD=0，逐渐加大TD，同时相应地改变比例 系数和积分时间，反复试凑至获得满意的控制效果和PID控 制参数。
MATLAB Simulink 1.建立Simulink文件
系统时域仿真结构图如下：
修改仿真参数
修改对象参数
修改控制器参数
示波器
To Workspace
•subplot(2,2,1), plot(t,y1)
subplot(2,2,1) plot(t,y1) subplot(2,2,2) plot(t,y2) subplot(2,2,3) plot(t,y3) subplot(2,2,4) plot(t,y4)
比例增益对控制性能的影响
控制器比例增 益 Kp对系统 性能的影响：
增大Kp可以 提高系统的开 环增益，能迅 速反应误差的 变化，上升时 间加快，在调 整的初期起主 要作用，减小 阻尼比，但是 比例系数加大 可能减弱系统 的稳定性。
积分作用对控制性能的影响
积分时间Ti 对系
统性能的影响： 引入积分作用
实验凑试法：通过闭环运行或模拟，观察系统响应曲线，然 后根据各参数对系统的影响，反复凑试参数，直至出现满意 的响应，从而确定PID控制参数。 实验凑试法的整定步骤为"先比例，再积分，最后微分"。
（1）整定比例控制 将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应 快、超调小的响应曲线。
（2）整定积分环节：比例控制下稳态误差不能满足要求，需 加入积分控制。 先将步骤（1）中选择的比例系数减小为原来的50～80％， 再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分 时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得 到较满意的响应，确定比例和积分的参数。
的根本目的是为 了消除稳态误差， 但同时使控制系 统的稳定性下降。 当积分作用过强
时（即Ti 过小），
可能使控制系统 不稳定。
微分作用对控制性能的影响
微分控制对系统 性能的影响：
微分控制的增 强，使系统的 超前作用增强， 增大系统的阻 尼比，减小超 调时间，稳定 性得到加强， 但对高频噪声 起放大作用。
学习和掌握MATLAB的使用方法。
实验内容
已知单位反馈系统的开环传递函数：
(1)
G(s)
100来自百度文库
s(0.1s 1)(0.01s 1)
(2)
G(s)
0.775 (31.7s 1)2
分别确定一种PID校正方式，改善性能。
1.不加校正环节，求阶跃响应；
2.设计PID校正环节，记录阶跃响应。
经验试凑法
实验报告要求
根据实验结果，结合调试过程 和理论分析，说明 PID 控制器 的几种校正方式的特点和改善 系统性能的机理；
总结 PID 控制器的参数整定方 法和调试经验；
实验体会，意见及建议。
自动控制原理实验
三、PID控制器设计与 研究
基本要求
每次实验首先交预习报告 每次实验后一周内提交实验报告 一共6次实验 5分制：平时实验成绩，出勤率，最后一次实验成
绩。
下一次实验的预习内容：
5.3.1节 控制系统的根轨迹校正1
实验目的
学习PID控制技术，明确PID控制算法对改善系统 性能的作用。
MATLAB Simulink 1.建立Simulink文件
系统时域仿真结构图如下：
修改仿真参数
修改对象参数
修改控制器参数
示波器
To Workspace
•subplot(2,2,1), plot(t,y1)
subplot(2,2,1) plot(t,y1) subplot(2,2,2) plot(t,y2) subplot(2,2,3) plot(t,y3) subplot(2,2,4) plot(t,y4)
比例增益对控制性能的影响
控制器比例增 益 Kp对系统 性能的影响：
增大Kp可以 提高系统的开 环增益，能迅 速反应误差的 变化，上升时 间加快，在调 整的初期起主 要作用，减小 阻尼比，但是 比例系数加大 可能减弱系统 的稳定性。
积分作用对控制性能的影响
积分时间Ti 对系
统性能的影响： 引入积分作用
实验凑试法：通过闭环运行或模拟，观察系统响应曲线，然 后根据各参数对系统的影响，反复凑试参数，直至出现满意 的响应，从而确定PID控制参数。 实验凑试法的整定步骤为"先比例，再积分，最后微分"。
（1）整定比例控制 将比例控制作用由小变到大，观察各次响应，直至得到反应 快、超调小的响应曲线。
（2）整定积分环节：比例控制下稳态误差不能满足要求，需 加入积分控制。 先将步骤（1）中选择的比例系数减小为原来的50～80％， 再将积分时间置一个较大值，观测响应曲线。然后减小积分 时间，加大积分作用，并相应调整比例系数，反复试凑至得 到较满意的响应，确定比例和积分的参数。
的根本目的是为 了消除稳态误差， 但同时使控制系 统的稳定性下降。 当积分作用过强
时（即Ti 过小），
可能使控制系统 不稳定。
微分作用对控制性能的影响
微分控制对系统 性能的影响：
微分控制的增 强，使系统的 超前作用增强， 增大系统的阻 尼比，减小超 调时间，稳定 性得到加强， 但对高频噪声 起放大作用。
学习和掌握MATLAB的使用方法。
实验内容
已知单位反馈系统的开环传递函数：
(1)
G(s)
100来自百度文库
s(0.1s 1)(0.01s 1)
(2)
G(s)
0.775 (31.7s 1)2
分别确定一种PID校正方式，改善性能。
1.不加校正环节，求阶跃响应；
2.设计PID校正环节，记录阶跃响应。
经验试凑法
实验报告要求
根据实验结果，结合调试过程 和理论分析，说明 PID 控制器 的几种校正方式的特点和改善 系统性能的机理；
总结 PID 控制器的参数整定方 法和调试经验；
实验体会，意见及建议。
自动控制原理实验
三、PID控制器设计与 研究
基本要求
每次实验首先交预习报告 每次实验后一周内提交实验报告 一共6次实验 5分制：平时实验成绩，出勤率，最后一次实验成
绩。
下一次实验的预习内容：
5.3.1节 控制系统的根轨迹校正1
实验目的
学习PID控制技术，明确PID控制算法对改善系统 性能的作用。