计算机控制PID实验报告
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。
计算机控制技术实验报告(完整版)
前言本指导书是配合自动化专业本科生专业课《计算机控制技术》的课堂教学而编写的实验教材，通过实验的验证能够使学生了解和掌握计算机控制的硬件技术和软件编程方法。
本书共设计了七大类实验，第一类中包含过程通道和数据采集处理方面的几个内容；第二类为数字PWM 发生器和直流电机调速控制的开环实验；第三类包含几种数字PID闭环控制实验；第四类中有两种数字调节器直接设计方法的实验；第五类是一个温度控制系统；第六类是随动系统实验；第七类是过程控制系统的研究；实验五至实验七的内容是带有被控对象的控制系统。
七个实验的全部学时大于计划学时，教师和学生对所做的实验内容可以选择以满足实验计划学时为准。
通过实验学生巩固了课堂教学的内容，也为今后实际工作打下了一定技术基础。
本指导书由王尚君、毛一心老师共同编写，穆志纯教授进行了严格的审阅工作。
由于计算机性能的快速提高，计算机控制的技术手段也在不断出新，书中难免存在不足之处，敬请读者批评指正。
编者2007年10月目录前言 (1)目录 (2)实验一过程通道和数据采集处理 (4)一、输入与输出通道 (4)1. AD 转换实验` (5)2. DA 转换实验` (7)二、信号的采样与保持` (9)1. 零阶保持实验` (9)2. 直线插值实验*` (11)3. 二次曲线插值实验*` (11)三、数字滤波 (15)1. 一阶惯性实验 (16)2. 四点加权实验* (16)实验二开环系统的数字程序控制 (19)数字PWM 发生器和直流电机调速控制 (19)一、实验目的 (19)二、实验内容` (19)三、实验所用仪表及设备 (19)四、实验原理及步骤 (20)五、思考题 (21)六、实验报告内容及要求 (21)实验三数字PID闭环控制 (22)数字PID控制算法 (22)积分分离法PID控制 (23)带死区的PID控制* (27)简易工程法整定PID 参数 (30)扩充临界比例度法 (30)扩充响应曲线法 (32)实验四数字调节器直接设计方法 (36)最小拍控制系统 (36)一、实验目的 (36)二、实验所用仪表及设备` (36)三、实验原理及内容 (36)有纹波最小拍控制系统 (37)无纹波最小拍控制系统 (38)四、实验步骤 (40)五、思考题 (41)六、实验报告内容及要求 (41)实验一过程通道和数据采集处理为了实现计算机对生产过程或现场对象的控制，需要将对象的各种测量参数按要求转换成数字信号送入计算机；经计算机运算、处理后，再转换成适合于对生产过程进行控制的量。
《计算机控制技术》数字PID控制器设计与仿真实验报告
《计算机控制技术》数字PID控制器设计与仿真实验报告课程名称：计算机控制技术实验实验类型：设计型实验项目名称：数字PID控制器设计与仿真一、实验目的和要求1. 学习并掌握数字PID以及积分分离PID控制算法的设计原理及应用。
2. 学习并掌握数字PID控制算法参数整定方法。
二、实验内容和原理图3-1图3-1是一个典型的 PID 闭环控制系统方框图，其硬件电路原理及接线图可设计如图1-2所示。
图3-2中画“○”的线需用户在实验中自行接好，对象需用户在模拟实验平台上的运放单元搭接。
图3-2上图中，ADC1为模拟输入，DAC1为模拟输出，“DIN0”是C8051F管脚 P1.4，在这里作为输入管脚用来检测信号是否同步。
这里，系统误差信号E通过模数转换“ADC1”端输入，控制机的定时器作为基准时钟(初始化为10ms)，定时采集“ADC1”端的信号，得到信号E的数字量，并进行PID计算，得到相应的控制量，再把控制量送到控制计算机及其接口单元，由“DAC1”端输出相应的模拟信号，来控制对象系统。
本实验中，采用位置式PID算式。
在一般的PID控制中，当有较大的扰动或大幅度改变给定值时，会有较大的误差，以及系统有惯性和滞后，因此在积分项的作用下，往往会使系统超调变大、过渡时间变长。
为此，可采用积分分离法PID控制算法，即：当误差e(k)较大时，取消积分作用；当误差e(k)较小时才将积分作用加入。
图3-3是积分分离法PID控制实验的参考程序流程图。
图3-3三、主要仪器设备计算机、模拟电气实验箱四、操作方法与实验步骤1.按照图3-2搭建实验仿真平台。
2.确定系统的采样周期以及积分分离值。
3.参考给出的流程图编写实验程序，将积分分离值设为最大值0x7F，编译、链接。
4.点击，使系统进入调试模式，点击，使系统开始运行，用示波器分别观测输入端R以及输出端C。
5.如果系统性能不满意，用凑试法修改PID参数，再重复步骤3和4，直到响应曲线满意，并记录响应曲线的超调量和过渡时间。
PID实验报告范文
PID实验报告范文PID（Proportional-Integral-Derivative）是一种常用于控制系统的算法，它根据当前的误差值和历史误差值的积累来调整控制量，从而实现系统的稳定性和精确性。
在本次实验中，我们将学习如何使用PID算法来控制一个简单的温度控制系统。
实验步骤：1.实验准备：准备一个温度传感器、一个发热器以及一个温度控制器。
将温度传感器安装在控制对象上，将发热器与温度控制器连接，并将温度控制器连接到计算机。
2.确定控制目标：我们的目标是将系统的温度稳定在一个特定的温度值。
在本次实验中，我们将目标温度设定为50°C。
3.参数调整：调整PID控制器的三个参数，即比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd。
开始时，我们可以将这些参数设置为一个合理的初始值，例如Kp=1，Ki=0.1，Kd=0.014.实验记录：记录系统的温度变化过程。
在开始实验之前，将控制对象的温度设定为初始温度，并将PID控制器的输出设定为零。
记录系统的温度、控制量和误差值。
5.PID计算：根据当前的误差值、历史误差值和时间间隔，计算PID控制器的输出。
6.控制实施：根据PID控制器的输出，控制发热器的加热功率。
根据输出值的大小调整发热器的功率大小。
7.实验分析：观察系统的温度变化过程，并分析PID控制器的参数调整对系统性能的影响。
根据实验结果，调整PID参数，使系统的稳态和动态响应性能都较好。
实验结果：我们进行了多组实验，可以观察到系统温度在初始阶段有较大的波动，但随着时间的推移，温度开始逐渐稳定在目标温度附近。
通过对PID参数进行调整，我们发现参数的选择对系统的稳定性和响应速度有很大影响。
当比例系数Kp较大时，系统对误差的响应速度很快，但也容易引起过冲现象，导致系统产生振荡。
因此，我们需要根据实际需求进行调整，找到一个合适的值。
当积分系数Ki较大时，系统对积累误差的反应较快，可以很好地消除稳态误差，但也容易引起系统的超调。
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]
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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。
计算机控制系统实验报告
《计算机控制系统》实验报告学校：上海海事大学学院：物流工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：***学号：************一、实验课程教学目的与任务通过实验设计或计算机仿真设计，使学生了解和掌握数字PID控制算法的特点、了解系统PID参数整定和数字控制系统的直接设计的基本方法，了解不同的控制算法对被控对象的控制特性，加深对计算机控制系统理论的认识，掌握计算机控制系统的整定技术，对系统整体设计有一个初步的了解。
根据各个实验项目，完成实验报告（用实验报告专用纸）。
二、实验要求学生在熟悉PC机的基础上，熟悉MATLAB软件的操作，熟悉Simulink工具箱的软件编程。
通过编程完成系统的设计与仿真实验，逐步学习控制系统的设计，学习控制系统方案的评估与系统指标评估的方法。
计算机控制系统主要技术指标和要求：根据被控对象的特性，从自动控制系统的静态和动态质量指标要求出发对调节器进行系统设计，整体上要求系统必须有良好的稳定性、准确性和快速性。
一般要求系统在振荡2～3次左右进入稳定；系统静差小于3%～5%的稳定值（或系统的静态误差足够小）；系统超调量小于30％～50％的稳定值；动态过渡过程时间在3～5倍的被控对象时间常数值。
系统整定的一般原则：将比例度置于较大值，使系统稳定运行。
根据要求，逐渐减小比例度，使系统的衰减比趋向于4：1或10：1。
若要改善系统的静态特性，要使系统的静差为零，加入积分环节，积分时间由大向小进行调节。
若要改善系统的动态特性，增加系统的灵敏度，克服被控对象的惯性，可以加入微分环节，微分时间由小到大进行调节。
PID控制的三个特性参数在调节时会产生相互的影响，整定时必需综合考虑。
系统的整定过程是一个反复进行的过程，需反复进行。
实验一、数字PID 参数的整定一、 实验目的1）、了解数字PID 控制回路的结构。
2）、掌握数字PID 控制算法的控制原理。
3）、掌握数字PID 控制算法的整定原理。
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：∑∑==--++=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--++=k j di p k j D I p T k e k e k T j e k k e k k e k e T T j e T T k e k k u 00)1()()()())1()(()()()( 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;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');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。
计算机控制PID实验报告
实验报告实验名称：积分分离PID控制算法课程名称：计算机控制系统姓名：蓝娜学号：12062115班级：电气2班指导老师：陈雪亭日期：2014年11月11日实验背景：在数字控制系统中，积分控制分量的引入主要是为了消除静差，提高系统的精度。
但在过程启动、停车或大幅度改变设定值时，由于产生较大的偏差，加上系统本身的惯性和滞后，在积分作用下，计算得到的控制量将超出执行机构可能的最大动作范围对应的极限控制量，结果产生系统输出的较大超调，甚至引起系统长时间的振荡，这对大多数的生产过程是不允许的，由此引进积分分离PID 算法，既保持了积分作用，又可减少超调量，使系统的控制性能得到较大的改善。
实验基本思想：在偏差e(k)较大时，暂时取消积分作用；当偏差e(k)小于某个阈值时，才将积分作用投入。
1）根据实际需要，设定一个阈值ε>0。
2）当|e(k)|>ε，即偏差较大时，采用PD 控制，可避免大的超调，又使系统有较快的响应。
3）当|e(k)|<=ε,即偏差较小时，采用PID 控制或PI 控制，可保证系统的控制精度。
积分分离形式：u(k)=Kp{e(k)+)]1()([)(0--+∑=k e k e TTd j e Ti T k j β} 式中β=1（|e(k)<=ε|） 或β=0 （|e(k)|>ε）实验目的：利用Simulink 设计数字PID 控制器，加入模块Switch ，通过调整阈值实现积分分离，并通过Simulink 仿真与标准PID 控制进行比较。
实验线路图：普通PID 控制线路：上次实验得到较好系统性能的整定后的参数为Kp=600，Ki=450，Kd=26。
此次实验会在上次实验的基础上作进一步的改进，引入积分分离。
/s/blog_6a04c83201018gu9.html实验结果：（1）当Ki、Kd为0，Kp=1时得到的响应曲线如下：（2）当Kp逐渐增大，Ki、Kd=0时，得到图像如下：（2）由上图像得，只改变比例系数Kp，超调量变大，且稳定性能也不高。
计算机控制技术课程设计报告基于PID算法的模拟温度闭环控制系统课程设计报告
一、控制对象：1.2.1 被控对象本次设计为软件仿真，通过PID算法控制系统在单位阶跃信号u(t)的激励下产生的零状态响应。
传递函数表达式为：1.2.2 设计规定规定系统可以快速响应，并且可以迅速达成盼望的输出值。
本次设计选用PID控制算法，PID控制器由比例控制单元P、积分控制单元I和微分控制单元D组成。
其输入与输出的关系为式中，为比例系数；为积分时间常数；为微分时间常数。
二、控制规定分析：设定目的温度，使温度呈单位阶跃形式在目的温度处趋于震荡稳定。
使系统可以在任意设定的目的温度下，从现有温度达成目的温度，并趋于稳定状态。
三、可行性分析:参考国内外的技术资料，可以通过计算机仿真技术实现该模拟温度闭环控制系统；运用C语言实现基于PID算法的模拟温度闭环控制系统。
四、总体设计：4.1控制系统组成控制系统框图如图1所示。
图1 控制系统框图4.2工作原理：在图1 所示系统中，D(z)为该系统的被控对象，零状态下，输入为单位阶跃信号R 的输出反馈给输入。
在参数给定值R的情况下，给定值R 与反馈值比较得到偏差，通过PID 调节器运算产生相应的控制量，PID 调节器的输出作为被控对象的输入信号，是输入的数值稳定在给定值R 。
4.3模拟PID 控制算法原理：在模拟系统中PID 算法的表达式为：式中，P(t)为调节器输出信号，e(t)为调节器偏差信号，它等于测量值与给定值之差；Kp 为调节器的比例系数，1/T1为调节器的积分时间， Td 为调节器的微分时间。
在计算机控制系统中，必须对上式进行离散化使其成为数字式的差分方程。
将积分式和微分项近似用求和及增量式表达。
即：PID 控制器 D(z) u 1(t) R + e(t) _ u(t)将上面两个式子代入第一式，得：由此式可以运用递推求出K-1次的PID输出表达式用K-1次的输出减去第K次的输出得：4.4系统设计流程图由此可以编制基于PID算法的C语言程序实现温度闭环控制系统。
直流电机控制(PID)实验报告
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 };
模糊PID控制实验报告
编号：实验一普通PI控制方法的设计与实现一、实验目的1. 掌握数字PI及其算法的实现2. 熟悉在在keil环境下进行单片机程序的设计3. 熟悉仿真软件protues的使用二、实验设备及条件1. 计算机系统2. 编程软件keil4和仿真软件protues7.8三、实验原理及其实验步骤(1) PID算法的数字化实现在模拟系统中，PID算法的表达式为u(t)=K P[e(t)+1T I∫e(t)dt+T Dde(t)dt]式中u(t)：调节器的输出信号；e(t)：调节器的偏差信号，它等于测量值与给定值之差；Kp：调节器的比例系数；T I：调节器的积分时间；TD：调节器的微分时间；离散化的PID为：u(k)=K P[e(k)+TT I∑e(j)kj=0+T DT(e(k)−e(k−1))]Δt=T：采样周期，必须使T足够少，才能保证系统有一定的精度；E(k)：第K次采样时的偏差值；E(k-1) ：第K-1次采样时的偏差值；K：采样序号，K=0，1，2……；P(k-1)：第K次采样时调节器的输出；上式计算复杂，经过化简为：u(k)=u(k−1)+K P[e(k)−e(k−1)]+K I e(k)+K D[e(k)−2e(k−1)+e(k −2)]式中：K I=K P TT I为积分系数K D=K P T DT为微分系数要计算第K次输出值u(k)，只需要知道u(k-1)，e(k)，E(k-1)，e(k-2)即可。
上式也称为位置型PID的位置控制算法。
在很多控制系统中，由于执行机构是采用布进电机进行控制，所以只要给一个增量信号即可。
因此得到增量型PID的位置控制算法。
∆u=K P[e(k)−e(k−1)]+K I e(k)+K D[e(k)−2e(k−1)+e(k−2)] (2) 控制系统的结构框图整个系统的控制框图如下所示：图1 PID控制系统结构框图在本次设计中，经过计算，被控对象的传递函数是：G(s)=1 (SCR)2+3SCR+1其中：C=10uf，R=20K；带入上式后可得：G(s)=10.04S2+0.6S+1显然是一个二阶系统。
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
PID实验报告1、实习内容及其要求通过温度或转速的设定值和反馈值，计算其偏差，并使⽤PID控制算法输出控制信号，整定PID参数，使被控的温度或转速达到设定值。
具体实训内容包括AC6611过程卡的接线和测试、数据采集程序设计、PID算法程序设计、控制输出程序设计、⼈机界⾯程序设计、PID参数整定、实训报告。
⽬的：通过实训，让学⽣了解计算机控制系统的基本组成，提出计算机控制系统的设计思路，初步学会计算机控制系统软硬件设计及调试的⽅法，具备技术实现能⼒；基本上能够处理实践过程中出现的问题并提出解决办法，进⼀步提⾼学⽣的计算机应⽤⽔平。
要求：完成⼀个温度或转速单回路控制系统的设计和调试过程。
2、AC6611多功能过程通道卡2.1 功能特点与技术指标功能：AC6611是⼀款廉价通⽤A/D、D/A板，AD⼯作在查询⽅式，采⽤PCI 总线⽀持即插即⽤、⽆需地址跳线。
AC6611具有16路单端模拟输⼊、32路开关量（16路输⼊及16路输出）、⼀路12位D/A。
AC6611采⽤⼤规模可编程门阵列设计。
A/D转换指标：A/D转换器: 120KHZ 12位A/D ADS7816；保持器：A/D芯⽚内置采样保持器；⼯作⽅式：软件查询；通道数：16路单端输⼊；输⼊阻抗：1MΩ,最⼤输⼊耐压电压：< +12V / －5.5V；瞬时输⼊耐压：-25V - +30V；双极性输⼊范围： 5V；单极性输⼊幅度：5伏、10伏；连接器：DB25（孔式）。
D/A转换指标：通道数：1路分辨率：12位精度：0.2%最⼤输出电流：5毫安。
输出零点误差：<±10mV。
输出范围：10伏、±10伏，使⽤跳线器进⾏选择。
输出建⽴时间⼩于：50微秒；连接器：DB25(孔)开关量输⼊/输出指标：输⼊通道数：16路（2个8位）输出通道数：16路（2个8位）电平：TTL电平（兼容3伏逻辑）连接器：40脚扁平电缆插座开关量输出复位后输出：低电平“0”。
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。
计算机控制系统实验报告DOC
计算机控制系统实验报告实验一 ：D/A 数模转换实验实验报告：1、数字量与模拟量的对应曲线：2、理论值与实测值对比：数字量模拟量 理论值实测值1004756 4722 200 4512 4412 300 4268 4325 400 4023 4078 500 3780 3664 600353536313、分析产生误差的原因：答：a)外界干扰会对实验造成误差;b)系仪器本身误差;c)仪器元件不够精确，导致试验产生误差。
这是本实验的最主要的误差来源。
4、总结：本次试验需要进行的连电路、实验软件操作都比较简单，但对于实验原理我们应有更加深刻的理解，对于实验箱内部的D/A转换原理要有所思考，不能只满足与简单的实验表象，而应思考更深层次的问题。
实验二 ：A/D 模数转换实验实验报告：1、模拟量与数字量的对应曲线：2、理论值与实测值对比：3、分析产生误差的原因：答：a)系仪器误差、实验软件的精度误差;b)外界干扰会对实验造成误差;模拟量数字量理论值实测值 500 439 461 1000 409 410 2000 292 307 4000 97 103 -1000 586 614 -4000879921c)仪器元件不够精确，导致试验产生误差。
这是本实验的最主要的误差来源。
4、总结：书本上学习的模数转换都是理论知识，过程相对比较复杂，本次试验需要进行的连电路、实验软件操作都比较简单，但对于实验原理我们应有更加深刻的理解，对于实验箱内部的A/D转换原理要有所思考，不能只满足与简单的实验表象，而应思考更深层次的问题。
实验三：数字PID控制实验报告：1、画出所做实验的模拟电路图：2、当被控对象为Gpl(s时)取过渡过程为最满意时Kp，Ki，Kd，画出校正后的Bode图，查出相对裕量γ和穿越频率Wc：跃响应曲线及时域性能指标，记入表中：0型系统:实验结果参数δ% Ts（ms）阶跃响应曲线Kp Ki Kd1 0.02 1 11．9% 720 见图3—11 0.05 1 32．5% 800 见图3--25 0.02 1 44．4% 1050 见图3--35 0.05 1 46.1% 1900 见图3--4I型系统:实验结果参数δ% Ts（ms）阶跃响应曲线Kp Ki Kd1 0.02 1 16.0% 420 见图3—51 0.02 2 36.4% 606 见图3--63 0.02 1 49.4% 500 见图3--73 0.1 1 56.4% 1050 见图3--8下面是根据上表中数据，所得到的相应曲线：图3-1 Kp=1 Ki=0.02 Kd=1 Gp1最满意的曲线图其中，相对稳定裕量γ= 82°穿越频率ωc=230rad/s图3-2 Kp=1 Ki=0.05 Kd=1图3-3 Kp=5 Ki=0.02 Kd=1图3-4 Kp=5 Ki=0.05 Kd=1图3-5 Kp=1 Ki=0.02 Kd=1图3-6 Kp=3 Ki=0.02 Kd=1图3-7 Kp=1 Ki=0.02 Kd=2图3-8 Kp=3 Ki=0.01 Kd=13、总结一种有效的选择Kp，Ki，Kd方法，以最快的速度获得满意的参数：答：参数整定找最佳，从小到大顺序查，先是比例后积分，最后再把微分加，曲线振荡很频繁，比例度盘要放大，曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳，曲线偏离回复慢，积分时间往下降，曲线波动周期长，积分时间再加长，曲线振荡频率快，先把微分降下来，动差大来波动慢，微分时间应加长，理想曲线两个波，前高后低4比1。
pid总结报告
pid总结报告篇一：PID 总结1.PID常用口诀：参数整定找最正确，从小到大顺序查先是比例后积分，最后再把微分加曲线振荡很频繁，比例度盘要放大曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳曲线偏离回复慢，积分时间往下降曲线波动周期长，积分时间再加长曲线振荡频率快，先把微分降下来动差大来波动慢。
微分时间应加长理想曲线两个波，前高后低4比1一看二调多分析，调节质量不会低积分时间如上所述.比例增益P 越大，调节灵敏度越高，但由于传动系统和控制电路都有惯性，调节结果到达最正确值时不能立即结束，导致“超调”，然后反过来调整，再次超调，形成振荡。
为此引入积分环节I ，其效果是，使经过比例增益P 放大后的差值信号在积分时间内逐渐增大( 或减小) ，从而减缓其变化速度，防止振荡。
但积分时间I 太长，又会当反应信号急剧变化时，被控物理量难以迅速恢复。
因此，I 的取值与拖动系统的时间常数有关：拖动系统的时间常数较小时，积分时间应短些；拖动系统的时间常数较大时，积分时间应长些。
微分时间微分时间D 是根据差值信号变化的速率，提前给出一个相应的调节动作，从而缩短了调节时间，克服因积分时间过长而使恢复滞后的缺陷。
D 的取值也与拖动系统的时间常数有关：拖动系统的时间常数较小时，微分时间应短些；反之，拖动系统的时间常数较大时，微分时间应长些。
调整原则PID 参数的预置是相辅相成的，运行现场应根据实际情况开展如下细调：被控物理量在目标值附近振荡，首先加大积分时间I ，如仍有振荡，可适当减小比例增益P。
被控物理量在发生变化后难以恢复，首先加大比例增益P ，如果恢复仍较缓慢，可适当减小积分时间I ，还可加大微分时间D。
PIDPID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整PID的大小比例I/微分D=2，具体值可根据仪表定，再调整比例带P，P过头，到达稳定的时间长，P太短，会震荡，永远也打不到设定要求。
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s压力P: P=30~70%,T=24~180s,液位L: P=20~80%,T=60~300s,流量L: P=40~100%,T=6~60s。
计算机控制系统实验报告
计算机控制系统实验一班级：自动化092班姓名：Lcy一、实验目的1：验证闭环系统可以克服干扰。
2：搭建由PID控制器组成的闭环控制系统，测试P、I、D（比例、积分、微分参数）变化对控制系统的影响。
验证PID控制器对不同的控制对象都有控制作用，即控制对象的变动对PID控制器的影响不大。
3：验证PID控制器对大惯性对象的调节不明显。
二、实验步骤1：在Simulink工具箱下构建开环系统，选择合适的对象，仿真观察开环下该系统在阶跃信号和同是阶跃信号的干扰信号的作用下系统的输出情况。
2：将上述开环系统由负反馈构成闭环，其他不变动，观察仿真结果与开环是比较，观察闭环是否可以克服干扰。
3：记录PID控制器的初试参数及初试参数下系统的输出情况，然后先后依次调节P、I、D三个参数，再观察记录系统的输出情况，并比较，得出比例、积分、和微分参数变化下对系统动态特性的影响。
4；保持原来的PID控制器的参数不变，改变控制对象的传递函数，仿真，观察输出情况是否发生变化。
5：将控制对象改成大惯性环节，PID控制器保持不变，然后调节PID 控制器的参数，观察阶跃信号及干扰信号下系统的输出在PID调节下是否有明显改善。
三、实验结果及数据记录1：开环系统系统开环在单位阶跃信号及阶跃干扰信号下的输出情况结果：系统开环时，在单位阶跃信号和阶跃干扰信号的作用下，系统是发散的，很显然是不稳定的。
闭环系统如下：系统闭环下输出情况如下：结果：系统闭环后在0时刻给定阶跃信号，在时刻10时趋于稳定，在时刻50时介入干扰信号，系统又恢复稳定，可见闭环的系统抗干扰性能上明显优于开环系统。
2：初始P 、PI 、PD 的系数都为1===D I p K K K ，被控对象为二阶系统，传递函数为15.01)(2++=s s s Gp K 变大到5 p K 时，系统的输出情况p K 减小到1.0=p K 时，系统的输出情况1==D P K K ；5=I K 时的系统输出1==D P K K ；1.0=I K 时的系统输出1==I P K K ;5=D K 时系统的输出1==I P K K ;1.0=D K 时系统的输出最佳整定：先调节比例、再调节积分、最后调微分下系统的输出情况总的调节参数表格如下：K P K I K D超调调整时间振荡次数1 1 1 0.444 10 20.1 1 1 0.585 26 45 1 1 0.215 25 11 5 1 系统在t=470时开始发散1 0.1 1 0.535 100 11 1 5 0.258 30 21 1 0.1 0.62 100 2310 8 20 0.037 8 1 PID控制规律总结：1：比例调节是对偏差及时反应的，偏差一旦出现，调节立即产生控制作用，使输出量朝着减小偏差的方向变化，控制作用的强弱取决于K，加大比例系数可以减小稳态误差，但是P K过大会使系比例系数P统动态特性变坏，引起系统振荡，甚至导致系统出现不稳定。
杭州电子科技大学计算机控制系统实验报告
实验时间：2016年6月杭州电子科技大学自动化学院实验报告课程名称：计算机控制系统实验名称：计算机控制系统实验指导教师：xxx学生姓名：xxx学生学号：xxx实验一：常规PID控制算法仿真Simulink框图班级：4，学号28；如图所示得到的稳态误差为0，动态性能非常好实验分析：由于后面的传递函数的原因，在调节PID参数时应当用用较大倍数来调试，并且增大示波器的显示时间长度，然后再来调节。
因为第一个实验较为简单，慢慢掌握PID参数调节经验就可以实验二：积分分离PID控制算法仿真Simulink框图示波器图像：P=5 I=25 D=0.1实验分析：在阈值为1的时候调节出来的图像较为满意，如图所示，曲线响应快速，在1s内就达到了稳态值，且稳定。
实验三：1、不完全微分PID控制器的阶跃响应Simulink框图Scope2结合了滤波前和滤波后的图像，如图所示：参数调节后的图像，P=2.3 I=3 D=1.5结果分析：很明显加入滤波后，图像明显缓和。
经过PID参数调试后，结果图像在1s时达到稳态值，并保持稳定，动态性能极好。
2，具有不完全微分PID控制器的系统的阶跃响应Simulink框图PID参数调节后的图像：P=6 I=0 D=0.5实验分析：虽然图像看起来不那么完美，但是实际上是不错的，大概在4s 的时候达到稳态值并保持稳定，没有超调实验四：模糊控制系统仿真Fuzzy设计图像：Simulink框图：得到的示波器显示图：实验分析：经过调解后的图形在稳定前略有振荡，尝试过其他参数，但是D参数那里只能设置为0，不然就会卡住。
为了让其达到稳态值，并稳定只能加大参数，不免会出现略微的振荡。
但是这个调节大概在5s就到了稳态，所以还是比较理想的。
实验五：洗衣机模糊控制仿真matlab练习Fuzzy rules:输入【14 ，28】得出洗涤时间18.4该实验主要是了解模糊控制器的设计步骤。
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实验报告实验名称：积分分离PID控制算法课程名称：计算机控制系统
姓名：蓝娜
学号：12062115
班级：电气2班
指导老师：陈雪亭
日期：2014年11月11日
实验背景：在数字控制系统中，积分控制分量的引入主要是为了消除静差，提高系统的精度。
但在过程启动、停车或大幅度改变设定值时，由于产生较大的偏差，加上系统本身的惯性和滞后，在积分作用下，计算得到的控制量将超出执行机构可能的最大动作范围对应的极限控制量，结果产生系统输出的较大超调，甚至引起系统长时间的振荡，这对大多数的生产过程是不允许的，由此引进积分分离PID 算法，既保持了积分作用，又可减少超调量，使系统的控制性能得到较大的改善。
实验基本思想：在偏差e(k)较大时，暂时取消积分作用；当偏差e(k)小于某个阈值时，才将积分作用投入。
1）根据实际需要，设定一个阈值ε>0。
2）当|e(k)|>ε，即偏差较大时，采用PD 控制，可避免大的超调，又使系统有较快的响应。
3）当|e(k)|<=ε,即偏差较小时，采用PID 控制或PI 控制，可保证系统的控制精度。
积分分离形式：u(k)=Kp{e(k)+)]1()([)(0--+∑=k e k e T
Td j e Ti T k j β} 式中β=1（|e(k)<=ε|） 或β=0 （|e(k)|>ε）
实验目的：利用Simulink 设计数字PID 控制器，加入模块Switch ，通过调整阈值实现积分分离，并通过Simulink 仿真与标准PID 控制进行比较。
实验线路图：
普通PID 控制线路：上次实验得到较好系统性能的整定后的参数为Kp=600，Ki=450，Kd=26。
此次实验会在上次实验的基础上作进一步的改进，引入积分分离。
/s/blog_6a04c83201018gu9.html
实验结果：
（1）当Ki、Kd为0，Kp=1时得到的响应曲线如下：
（2）当Kp逐渐增大，Ki、Kd=0时，得到图像如下：
（2）由上图像得，只改变比例系数Kp，超调量变大，且稳定性能也不高。
当加入积分环节并适当调节Kp与Ki时，得到如下图像：
（4）由上图得，加入积分环节后，稳定性提高了，但超调量加大了。
这时加入微分环节，构
成PID控制系统，当适当调节Kp、Ki、Kd后，得到了一条良好的响应曲线，如下：
总结：通过Simulink仿真观察响应曲线，最终调节的Kp、Ki、Kd分别为600,450,26时得到
如上响应曲线。
从该曲线知整定参数后的系统稳定性好，超调小（几乎没有）。
由此可知，PID 系数不可过小，因为这会使计算机控制输出也较小，从而使系统量化误差变大，甚至有时控制器根本无输出而形成死区。
通过这次实践了解了积分分离PID的工作原理，通过改变参数，得到不同的实验效果。