自動控制理論 實驗八

1、實驗八 基于MATLAB的PID控制研究實驗?zāi)康模豪斫釶ID的基本原理研究PID控制器的參數(shù)對于系統(tǒng)性能的影響實驗設(shè)備pc機(jī)一臺（含有軟件“matlab”）實驗內(nèi)容1 利用matlab軟件，針對控制對象設(shè)計單閉環(huán)PID控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)PID控制器的參數(shù)，研究PID控制參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響實驗原理PID的原理單閉環(huán)PID的控制系統(tǒng)的作用框圖如下： 控制器控制對象輸入+輸出PID控制規(guī)律是一種較理想的控制規(guī)律，它在比例的基礎(chǔ)上引入積分，可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。它適用于控制通道時間常數(shù)或容量滯后較大、控制要求較高的場合，如溫度控制、成分控制等。 圖1P、PI、PID控制階

2、躍響應(yīng)實驗內(nèi)容1 啟動matlab里面 的simulink命令，新建一個model文件根據(jù)給定的被控對象的傳函，構(gòu)建單位負(fù)反饋PID閉環(huán)控制系統(tǒng)圖2 設(shè)計 1 0Kd=0 時的PID控制器的模擬系統(tǒng)3設(shè)定 1 0Kd=0 觀察記錄其單位階躍響應(yīng)曲線 圖3 1 0Kd=0 時的單位階躍響應(yīng)曲線4 加入比例控制環(huán)節(jié)，令Kp=2、4、12.5、15 觀察記錄其反應(yīng)曲線并記錄下表圖4 設(shè)計 2 0Kd=0 時的PID控制器的模擬系統(tǒng) 圖5 2 0Kd=0 時的單位階躍響應(yīng)曲線 圖6 4 0Kd=0 時的單位階躍響應(yīng)曲線圖7 12.5 0Kd=0 時的單位階躍響應(yīng)曲線圖8 15 0Kd=0 時的單位階躍

3、響應(yīng)曲線比例系數(shù) 2 4 12.5 15超調(diào)量20%39%上升時間18.29.5穩(wěn)態(tài)誤差0.340.235 加入積分控制環(huán)節(jié) 固定4 Kd=0，完成下表并記錄其單位階躍響應(yīng)積分系數(shù) 0.10.20.30.4超調(diào)量26%37.6%50.8%61.5%調(diào)節(jié)時間（穩(wěn)態(tài)誤差2%時）91105150160穩(wěn)態(tài)誤差0.0210.010.0090.007圖94 0.1 Kd=0 時的單位階躍響應(yīng)曲線圖11 4 0.3 Kd=0 時的單位階躍響應(yīng)曲線圖124 0.4 Kd=0 時的單位階躍響應(yīng)曲線6、加入微分控制環(huán)節(jié) 固定3 Ki=0.2，完成下表并記錄其單位階躍響應(yīng)微分系數(shù)251050超調(diào)量24.8%19%14.5%20.6%調(diào)節(jié)時間（穩(wěn)態(tài)誤差2%時）6453160180圖134 0.2Kd=2時的單位階躍響應(yīng)曲線圖144 0.2Kd=5時的單位階躍響應(yīng)曲線圖154 0.2Kd=10時的單位階躍響應(yīng)曲線圖164 0.2Kd=50 時的單位階躍響應(yīng)曲線7 調(diào)整適合的PID，得到一條各方面均優(yōu)于上述步驟的單位響應(yīng)曲線圖17 經(jīng)過分析各個環(huán)節(jié)在控制中的作用，反復(fù)調(diào)節(jié)尋找到一個