自控实验PID
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》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。
自动控制课程设计pid
自动控制 课程设计pid一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握PID控制原理，理解比例（P）、积分（I）、微分（D）各自的作用及相互关系。
2. 使学生了解自动控制系统中PID参数调整对系统性能的影响。
3. 引导学生运用数学工具描述控制系统的动态特性。
技能目标：1. 培养学生运用PID算法解决实际控制问题的能力。
2. 让学生掌握使用仿真软件进行PID控制器设计和参数优化的方法。
3. 培养学生通过实验分析控制效果，进而调整PID参数的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发学习热情。
2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力。
3. 引导学生关注自动化技术在生活中的应用，认识到科技发展对社会进步的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够阐述PID控制原理，并解释P、I、D参数对系统性能的影响。
2. 学生能够运用仿真软件设计PID控制器，并完成参数优化。
3. 学生能够通过实验，观察和分析控制效果，根据实际情况调整PID参数。
4. 学生在课程学习中展现出积极的学习态度和良好的团队合作精神。
二、教学内容1. 理论部分：a. 控制系统基本概念及性能指标介绍（对应教材第2章）b. PID控制原理及其数学描述（对应教材第3章）c. PID参数调整对系统性能的影响分析（对应教材第4章）2. 实践部分：a. 使用仿真软件（如MATLAB/Simulink）进行PID控制器设计与仿真（对应教材第5章）b. 实际控制实验，观察和分析PID参数调整对系统性能的影响（对应教材第6章）3. 教学进度安排：a. 第1周：控制系统基本概念及性能指标学习b. 第2周：PID控制原理及其数学描述学习c. 第3周：PID参数调整对系统性能的影响分析d. 第4周：仿真软件操作培训及PID控制器设计e. 第5周：实际控制实验操作及结果分析教学内容遵循科学性和系统性原则，结合教材章节，确保学生能够逐步掌握自动控制及PID控制相关知识。
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。
自动化控制系统中的PID调节技术
自动化控制系统中的PID调节技术自动化控制系统中的PID调节技术是一种常用的控制方法。
PID是比例-积分-微分的缩写，是一种经典的控制算法。
PID控制器可以根据被控制对象的输入信号和输出信号的差异，自动调节控制器的输出信号，使被控制对象按照期望的方式运行。
一、PID控制器的原理及组成PID控制器由三个部分组成：比例控制器（P），积分控制器（I）和微分控制器（D）。
这三个组成部分的输出信号分别与被控制对象的输入信号相加，形成PID控制器的输出信号。
比例控制器：比例控制器的输出信号与被控制对象的输入信号成比例。
比例控制器的作用是根据被控制对象当前的状态，产生一个与其偏差成比例的输出信号。
比例控制器的参数称为比例增益。
积分控制器：积分控制器的输出信号与被控制对象的输入信号积分。
积分控制器的作用是根据被控制对象的历史状态，产生一个与历史偏差的累积值成比例的输出信号。
积分控制器的参数称为积分时间。
微分控制器：微分控制器的输出信号与被控制对象的输入信号微分。
微分控制器的作用是根据被控制对象的变化速率，产生一个与变化率成比例的输出信号。
微分控制器的参数称为微分时间。
二、PID调节技术的应用场景PID调节技术广泛应用于各个领域的自动化控制系统中。
下面以工业控制系统为例，介绍PID调节技术的应用场景。
1. 温度控制：在加热加工过程中，温度的自动控制是十分重要的。
PID控制器可以根据温度传感器的反馈信号，自动调节加热设备的输出，使得温度始终稳定在设定值附近。
这在生产过程中可以提高产品质量和效率。
2. 速度控制：在机械传动系统中，控制转速的平稳性对于保证设备正常运行十分重要。
PID控制器可以根据速度传感器的反馈信号，自动调节电机的输出，使设备运行的速度能够适应不同的工况需求。
3. 液位控制：在储液设备或者管道系统中，液位的自动控制对于避免溢流或者干涸具有重要意义。
PID控制器可以根据液位传感器的反馈信号，自动调节液位控制阀的开度，使液位维持在设定范围内。
pid控制实验报告[最新版]
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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。
自动控制原理—PID
自动控制原理—PID自动控制原理中，PID（Proportional-Integral-Derivative）控制是一种常用的反馈控制方法，它可以根据系统的实际输出和期望输出之间的差异来调整控制信号，以使系统迅速而稳定地响应期望状态。
PID控制器由三个部分组成，分别是比例（P）、积分（I）和微分（D）部分。
比例控制部分根据实际输出和期望输出的偏差程度来调整控制信号，使系统快速响应；积分控制部分通过对控制误差的累积来调整控制信号，以消除持续性误差；微分控制部分根据控制误差的变化率来调整控制信号，以提前预测系统的趋势，并加以适当的调整。
具体而言，PID控制器的输出信号可以通过以下公式计算：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)表示控制器的输出信号，Kp、Ki和Kd分别表示比例、积分和微分增益，e(t)表示实际输出与期望输出之间的误差，∫e(t)dt表示误差的时间积分，de(t)/dt表示误差的时间导数。
比例控制部分的作用是调整控制信号与误差之间的线性关系，即通过比例增益Kp来放大误差，从而加大对误差的响应。
如果比例增益过大，可能会导致系统产生过大的振荡；而如果比例增益过小，可能会导致系统响应过慢。
积分控制部分的作用是消除持续性误差，即通过积分增益Ki来对误差进行累积，并调整控制信号。
积分控制部分的引入可以使系统更快地消除稳态误差，但如果积分增益过大，可能会导致系统产生过大的振荡或不稳定。
微分控制部分的作用是预测系统的趋势，并加以适当的调整，从而减小系统的超调量和响应时间。
微分控制部分通过微分增益Kd来调整控制信号，若微分增益过大，可能会导致系统对噪声过于敏感或产生过大的振荡。
PID控制器的设计需要根据具体的系统特性和控制要求进行调整。
一般来说，调整PID参数需要先调整比例增益Kp，使系统能够迅速响应；然后再逐步减小比例增益并增加积分增益Ki，以减小稳态误差；最后再引入微分控制部分，以进一步优化系统的响应特性。
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。
自动控制系统的设计--PID校正
自动控制系统的设计--PID校正PID校正装置（又称PID控制器或PID调节器）是一种有源校正装置，它是最早发展起来的控制策略之一，在工业过程控制中有着最广泛的应用，其实现方式有电气式、气动式和液力式。
与无源校正装置相比，它具有结构简单、参数易于整定、应用面广等特点，设计的控制对象可以有精确模型，并可以是黑箱或灰箱系统。
总体而言，它主要有如下优点：（1）原理简单，应用方便，参数整定灵活。
（2）适用性强。
可以广泛应用于电力、机械、化工、热工、冶金、轻工、建材、石油等行业。
（3）鲁棒性强。
即其控制的质量对受控对象的变化不太敏感，这是它获广泛应用的最重要的一原因。
因为在实际的受控对象，例如由于受外界的扰动时，尤其是外界负荷发生变化时，受控对象特性会发生很大变化，为得到良好的控制品质，必须经常改变控制器的参数，这在实际操作上是非常麻烦的；又如，由于环境的变化或设备的老化，受控对象模型的结构或参数均会发生一些不可知的变化，为保证控制质量，就应对控制器进行重新设计，这在有些过程中是不允许的。
因此，如果控制器鲁棒性强，则就无须经常改变控制器的参数或结构。
目前，基于PID控制而发展起来的各类控制策略不下几十种，如经典的Ziegler-Nich ols算法和它的精调算法、预测PID算法、最优PID算法、控制PID算法、增益裕量/相位裕量PID设计、极点配置PID算法、鲁棒PID等。
本节主要介绍PID控制器的基本工作原理及几个典型设计方法。
6.5.1 PID控制器工作原理图6-26典型PID电原理图如图6－11(b)中的有源迟后－超前校正装置，图6—26 则为它的控制结构框图。
由图6—26可见，PID控制器是通加对误差信号e(t)进行比例、积分和微分运算，其结果的加权，得到控制器的输出u(t)，该值就是控制对象的控制值。
PID控制器的数学描述为：(6-36)式中u(t)为控制输入，e(t)=r(t)-c(t)为误差信号，γ(t)为输入量，c(t)为输出量。
实验一 PID算法实验
实验一 数字PID 算法实验1. 实验目的（1）理解数字PID 算法的基本原理。
（2）掌握数字PID 算法的设计过程。
2. 实验仪器（1） MATLAB 6.5软件 一套（2） 个人PC 机 一台3. 实验原理在实际工业控制中，大多数被控对象通常有储能元件存在，这就造成系统对输入作用的响应有一定的惯性；另外，在能量和信息的传输过程中，由于管道和传输等原因会引入一些时间上的滞后，往往会导致系统的响应变差，甚至不稳定。
因此，为了改善系统的调节品质，通常在系统中引入偏差的比例调节，以保证系统的快速性；引入偏差的积分调节以提高控制精度；引入偏差的微分调节来消除系统惯性的影响，这就形成了按偏差PID 调节的系统，该控制系统如图1所示： K PK P T D SK P /T I S r (t)e (t)u (t)y (t)G 0(S)图1 模拟PID 控制系统模拟PID 控制器的微分方程为⎰++=t D I P dtt de T dt t e T t e K t u 0])()(1)([)( P K ：比例系数I T ：积分时间常数 D T ：微分时间常数 将（1）式取拉氏变换：)]()()([)(S SE T ST S E S E K S U D I P ++= 整理后得PID 控制器传递函数为 S K SK K S T S T K S E S U S D D I P D I P ++=++==)11()()()(其中 IP I T K K = 为积分系数 D P D T K K = 为微分系数当采样周期T 足够小时，令Tk e k e dt t de T j e dt t e k e t e k u t u k j t )1()()()()()()()()(00--≈≈≈≈∑⎰=整理后得，)]1()([)()(])1()()()([)(00--++=--++=∑∑==k e k e K j e K k e K T k e k e T j e T T k e K k u D kj I P k j D IP 位置式算法 其中 IP I T T K K = -------积分系数 T T K K D PD = --------微分系数 离散PID 控制系统如图2所示： ZOH D(Z)r (t)e (t)u (k)y (k)G 0(S)G(Z)图2 离散PID 控制系统已知被控对象传递函数s e S S G 76.0014.01)(-+= ；采样周期为0.5S ，借助MATLAB 仿真软件，在给定被控对象和单位阶跃输入的条件下，编写基于MATLAB 语言的PID 算法软件，画出PID 算法控制器输出响应图)(k u 和离散PID 控制系统输出响应图)(k y ，调节D I P K K K ,,参数，记录PID 算法控制器输出响应图)(k u 和离散PID 控制系统输出响应图)(k y四、实验步骤1.理解实验原理2.采样周期为0.5S ，依据给定的被控对象，借助MATLAB 仿真软件，构造被控对象的传递函数模型，构造被控对象的离散化模型，构造被控对象离散化模型的分子、分母系数。
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。
自控PID控制实验
2012-2013 学年第1 学期院别: 控制工程学院课程名称: 自动控制原理A实验名称: 二阶系统时域响应特性的实验研究实验教室: 6111指导教师: 巨辉小组成员（姓名，学号）:测控112汪洋令2011071070实验日期：2013 年11月21 日评分：实验目的：1、学习并掌握利用MA TLAB 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。
实验任务：1、我选择二阶系统开环传递函数为：)5)(2(1)(G ++=s s s。
设计实验程序及步骤仿真研究分别采用比例（P ）、比例积分（PI ）、比例微分（PD ）及比例积分微分（PID ）控制规律和控制参数（Kp 、K I 、K D ）不同变化时控制系统根轨迹、频率特性和时域阶跃响应的变化，总结PID 控制规律及参数对系统特性、系统根轨迹、系统频率特性影响的规律。
2、在此基础上总结在一定控制系统性能指标要求下，根据系统根轨迹图、频率响应图选择PID 控制规律和参数的规则。
实验步骤、内容及结果：1、选择P 控制规律并给定不同的控制参数，求取系统根轨迹、频率特性、时域阶跃响应。
通过matlab 绘图展示不同控制规律和参数系统响应的影响。
按照不同控制规律、不同参数将根轨迹图、频率响应图和时域响应图绘制出来。
程序代码如下：p=[1];q=[1 7 10]; sys=tf(p,q); rlocus(sys); rlocfind(sys) rlocfind(sys)rlocfind(sys)gtext('过阻尼');gtext('欠阻尼');gtext('临界阻尼');tile('寻找过阻尼，欠阻尼，临界阻尼的Kp');得到开环传递函数根轨迹图：从图中我选取了三个不同阻尼的KP点（kp1、kp2、kp3）从matlab中计算得到的三个阻尼点的kp值分别为：序号（组）y1 y2 y3 Kp 1.3325 4.8 2.25由这三个不同阻尼的kp值引入开环传递函数中，绘制频率响应图及阶跃响应图，程序如下：kp=[1.3325 4.8 2.25];t=[0:0.1:20];w=logspace(-1, 3, 200);hold onp1=[1.3325];%过阻尼p2=[4.8];%欠阻尼p3=[2.25];%临界阻尼q=[1 7 10];sys1=tf(p1,q);sys2=tf(p2,q);sys3=tf(p3,q);subplot(3,2,1);%画bode图，幅频特性曲线[mag1, phase1,w]=bode(p1, q);semilogx(w,20*log10(mag1)),gridhold onxlabel('频率（rad/s）'),ylabel('增益（dB）') title('kp=1.3325(过阻尼)时幅频特性曲线'); subplot(3,2,2);%画bode图相频特性曲线semilogx(w,phase1),gridhold onxlabel('频率（rad/s）'),ylabel('相角（度）') title('kp=1.3325（过阻尼）时相频特性曲线'); hold onsubplot(3,2,3);[mag2, phase2,w]=bode(p2, q);semilogx(w,20*log10(mag2)),gridhold onxlabel('频率（rad/s）'),ylabel('增益（dB）') title('kp=4.8（欠阻尼）时幅频特性曲线'); subplot(3,2,4);semilogx(w,phase2),gridhold onxlabel('频率（rad/s）'),ylabel('相角（度）') title('kp=4.8（欠阻尼）时相频特性曲线');hold onsubplot(3,2,5);[mag3, phase3,w]=bode(p2, q);semilogx(w,20*log10(mag3)),gridhold onxlabel('频率（rad/s）'),ylabel('增益（dB）') title('kp=2.25（临界阻尼）时幅频特性曲线'); subplot(3,2,6);semilogx(w,phase3),gridhold onxlabel('频率（rad/s）'),ylabel('相角（度）') title('kp=2.25（临界阻尼）时相频特性曲线'); hold on%用开环传递函数求得闭环传递函数[p11,q11]=cloop(p1,q);[p22,q22]=cloop(p2,q);[p33,q33]=cloop(p3,q);[y1, x, t]=step(p11, q11, t);[y2, x, t]=step(p22, q22, t);[y3, x, t]=step(p33, q33, t);figure(2)%新建一个图形窗口%绘制阶跃响应图plot(t, y1, t, y2, t, y3);legend('y1', 'y2', 'y3');gtext('kp=1.3325(过阻尼）');gtext('kp=4.8（欠阻尼）');gtext('kp=2.25（临界阻尼）');xlabel('wn t'),ylabel('Y(t)')grid on;hold on;title('时域阶跃响应图');End得到不同阻尼点的kp值的幅频特性曲线和相频特性曲线图：得到不同阻尼点的kp值的阶跃响应图：结论：序号（组）y1(过阻尼) y2(欠阻尼) y3(临界阻尼) P.O.(超调量) 无无无Ts(调节时间) 2.5 1.8 2Tp（峰值时间）无无无Tr（上升时间） 2 1.6 1.7随着 kp 的增大，从幅频特性曲线看出，其系统增益越大，其相频特性基本不变，从阶跃响应曲线看出系统的超调量不变，稳态时间增加，调节时间和上升时间越短。
自动控制原理实验
自动控制原理实验自动控制原理实验是自动控制原理课程的重要组成部分，通过实验可以加深对自动控制原理的理解，提高实际操作能力。
本文将介绍自动控制原理实验的基本内容和实验步骤。
一、PID控制器实验。
PID控制器是自动控制中常用的一种控制器，它包括比例环节、积分环节和微分环节。
在PID控制器实验中，首先需要搭建一个控制系统模型，然后根据实验要求调节PID参数，观察系统的响应特性。
通过实验可以了解PID参数对系统稳定性和动态性能的影响，为工程实际应用提供参考。
二、系统辨识实验。
系统辨识是自动控制领域的重要内容，通过实验可以获取系统的数学模型，为控制器设计提供依据。
在系统辨识实验中，需要输入一定的信号，观察系统的输出响应，并利用系统辨识方法建立系统的数学模型。
实验过程中需要注意信号的选择和采样频率，以保证实验数据的准确性和可靠性。
三、闭环控制实验。
闭环控制是自动控制中常用的一种控制策略，通过实验可以验证闭环控制系统的性能。
在闭环控制实验中，需要搭建一个闭环控制系统，然后根据实验要求设计控制器参数，并观察系统的稳定性和跟踪性能。
实验过程中需要注意控制器参数的选择和调节，以保证系统的稳定性和性能。
四、数字控制实验。
数字控制是现代控制领域的重要内容，通过实验可以了解数字控制系统的特点和设计方法。
在数字控制实验中，需要搭建一个数字控制系统，然后根据实验要求设计数字控制器，并观察系统的响应特性。
实验过程中需要注意采样周期和数字控制器参数的选择，以保证系统的性能和稳定性。
通过以上实验，可以加深对自动控制原理的理解，提高实际操作能力，为将来的工程实际应用打下基础。
希望同学们能够认真对待自动控制原理实验，不断提高自己的实验能力和动手能力，为将来的工程实践做好准备。
自控实验PID
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
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
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。
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。
（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。
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自控原理实验报告
勻动控制原理实验——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。
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) E(S)心吒如其中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实验内容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：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 T o 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「、巾和K 值，得到其单位阶跃输入响应曲线后，由丫。
(切O.3Y o ()和Y o (t 2)0.7Y)()得到1和t 2，再利用拉氏反变换公式得到3、 采样周期的选择采样周期选择。
4、 数字PID 调节器控制参数的工程整定方法虽然PID 调节可全面、综合的考虑系统的各项性能，但在工程实际中，考虑 到工程造价和调节器的易于实现， 长采用PID 三个参数来对系统进行校正。
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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。
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；
实验体会，意见及建议。
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。
（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)
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
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。