PID实验报告

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

实验目得 1. 理解一阶倒立摆得工作机理及其数学模型得建立及简化得方法;掌握使用Maｔlab／Sｉｍuｌiｎｋ软件对控制系统得建模方法;

2. 通过对一阶倒立摆控制系统得设计,理解与掌握闭环PID控制系统得设计

方法;

3。掌握闭环PID控制器参数整定得方法;理解与掌握控制系统设计中稳定

性、快速性得权衡以及不断通过仿真实验优化控制系统得方法。

实验设备倒立摆实验箱、ＭＡTLAB６.５

实验原理PＩD控制原理分析:

由前面得讨论已知实际系统得物理模型:

Ｋp＝30,Ki=0,Kd=0。5

对于倒立摆系统输出量为摆杆得角度,它得平衡位置为垂直向上得情况。系统控制结构框图如图3－37,图中KD(ｓ)就是控制器传递函数,G(s)就是被控对象传递函数。

图1 PＩD控制结构框图

其中

此次实验只考虑控制摆杆得角度,小车得位置就是不受控得,即摆杆角度得单闭环控制,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得闭环控制,这就形成了摆杆角度与电机位置得双闭环控制、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MA ＴＬAB/S ｉm ｕlin ｋ仿真软件建立以下控制模型:

图2 P ＩＤ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 控制器得仿真验证、 实验结果:

1、P ＩD 参数整定:

设置PID 控制器参数,令Kp=1,Ｋｉ＝０,K ｄ＝0,仿真得到以下图形:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

00.511.522.533.544.5x 10

30时间t/s

摆杆角度

Kp=1，Ki=0，Kd=0

从图中瞧出,曲线发散,控制系统不稳定、令K ｐ=20,K ｉ=0,Kd=0,仿真得到以下图形:

2

4

6

8

10

00.511.522.53

3.54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：令Kp=30，Ki=0，Kd=1，仿真得到以下图形：

令Kp=30，Ki=0，Kd=0.5