情景三、PID控制器仿真

1、1 情景三情景三 PIDPID控制器的仿真控制器的仿真SIMULINK仿真仿真主要內(nèi)容主要內(nèi)容2v一、PID控制算法v二、PID控制器參數(shù)整定SIMULINK仿真仿真1 1、比例（、比例（P P）控制）控制2 2、積分（、積分（I I）控制）控制3 3、微分（微分（D D）控制）控制4 4、比例積分（、比例積分（PIPI）控制）控制5 5、比例微分（比例微分（PDPD）控制）控制6 6、PIDPID控制控制3一、一、 PIDPID控制算法控制算法SIMULINK仿真仿真41 1、比例（、比例（P P）控制）控制比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為比例環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為純比例控制的作用和比例調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性純比例控制

2、的作用和比例調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。能的影響。 ( )pG sKSIMULINK仿真仿真52 2、積分（、積分（I I）控制）控制積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為積分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為純積分控制的作用和積分調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性純積分控制的作用和積分調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。能的影響。 ( )IKG ssSIMULINK仿真仿真63 3、微分（、微分（D D）控制）控制微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為純微分控制的作用和微分調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性純微分控制的作用和微分調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。能的影響。 ( )DG sK sSIMULINK仿真仿真74 4、比例積分（、比例積分（PIPI）控制）控制PIPI環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為環(huán)節(jié)的傳

3、遞函數(shù)為1( )pIG sKKsSIMULINK仿真仿真5 5、比例微分（比例微分（PDPD）控制）控制微分微分環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為( )PDG sKK sSIMULINK仿真仿真6 6、PIDPID控制控制 以二階線性傳遞函數(shù)為被控對(duì)象，進(jìn)行模擬PID控制。在信號(hào)發(fā)生器中選擇正弦信號(hào)，仿真時(shí)取KP60，KI1，KD3，輸入指令為： 其中，A1.0，w1.25rad/sec 被控對(duì)象模型選定為：2133( )25G sss( )sin()inrtAtSIMULINK仿真仿真PID的Simulink仿真程序：SIMULINK仿真仿真二、二、PIDPID參數(shù)的整定參數(shù)的整定-臨界比例度

4、臨界比例度步驟：1、將積分時(shí)間常數(shù)TI置于最大（ TI =），微分時(shí)間常數(shù)為零（ TD=0）,比例系數(shù)置適當(dāng)?shù)闹?，平衡操作一段時(shí)間，使系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行。2、逐漸增大比例系數(shù)KP，直到系統(tǒng)出現(xiàn)等幅振蕩（即臨界穩(wěn)定），記錄此時(shí)的臨界振蕩增益Ku和臨界振蕩周期Tu 。3、根據(jù)Ku和Tu 的值，按照經(jīng)驗(yàn)公式和控制器的類型整定相應(yīng)的PID參數(shù)，然后再進(jìn)行仿真。SIMULINK仿真仿真例：某控制系統(tǒng)的廣義被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為采用臨界比例度法進(jìn)行參數(shù)整定。1( )(51)(21)(101)G ssss解：1）搭建Simulink模型框圖。2）設(shè)置初始參數(shù)為KP=1，Ki=0，KD=0。啟動(dòng)仿真，得到系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線，如圖(a)所示。逐步增大KP，獲取系統(tǒng)的等幅振蕩曲線，如圖(b)所示。 Ku=12.5，Tu =15.12。SIMULINK仿真仿真（a）（b）3）采用PID控制，由經(jīng)驗(yàn)公式：KP=0.6KU=7.5，TI=0.5TU=7.56,TD=0.125TU=1.89。故積分項(xiàng)系數(shù)KI=KP/TI=0.992,微分項(xiàng)系數(shù)KD=KP/TD=14.175。其響應(yīng)曲線如圖(c)所示。（c）SIMULINK仿真仿真144）由圖）由圖(c)可知，系統(tǒng)的超調(diào)量仍較大，通過減可知，系統(tǒng)的超調(diào)量仍較大，通過減少積分系數(shù)來減小超調(diào)量，取少積分系數(shù)來減小超調(diào)量，取KI=0.4，KP、KD不變，