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1、华东交通大学理工学院InstituteofTechnology.EastChinaJiaotongUniversity计算机控制技术题目数字PID控制器的设计分院：电信分院专业：电气工程及其自动化班级：学号：学生姓名：指导教师：数字PID控制器的设计一、设计目的：1.理解晶闸管直流单闭环调速系统的数学模型和工作原理；2.掌握PID控制器参数对控制系统性能的影响；3.能够运用MATLAB/Simulink软件对控制系统进行正确建模并对模块进行正确的参数设置；4.掌握计算机控制仿真结果的分析方法。二、设计工具
2、：MATLAB软件。三、设计内容：已知晶闸管直流单闭环调速系统的转速控制器为PID控制器，如图1所示。试运用MATLAB软件对调速系统的P、I、D控制作用进行分析。四、设计步骤：（一）模拟PID控制作用分析：运用MATLAB软件对调速系统的P、I、D控制作用进行分析。（1）比例控制作用分析为分析纯比例控制的作用，考察当Td=0,Ti=∞,Kp=1~5时对系统阶跃响应的影响。MATLAB程序如下：G1=tf(1,[0.0171]);G2=tf(1,[0.0750]);G12=feedback(G1*G2,1
3、);G3=tf(44,[0.001671]);G4=tf(1,0.1925);G=G12*G3*G4;Kp=[1:1:5];fori=1:length(Kp)Gc=feedback(Kp(i)*G,0.01178);step(Gc),holdonendaxis([00.20130]);gtext(['1Kp=1']);gtext(['2Kp=2']);gtext(['3Kp=3']);gtext(['4Kp=4']);gtext(['5Kp=5']);参考图如下：图2P控制阶跃响应曲线（2）积分控制作用分
4、析保持Kp=1不变，考察Ti=0.03~0.07时对系统阶跃响应的影响。MATLAB程序如下：G1=tf(1,[0.0171]);G2=tf(1,[0.0750]);G12=feedback(G1*G2,1);G3=tf(44,[0.001671]);G4=tf(1,0.1925);G=G12*G3*G4;Kp=1;Ti=[0.03:0.01:0.07];fori=1:length(Ti)Gc=tf(Kp*[Ti(i)1],[Ti(i)0]);Gcc=feedback(G*Gc,0.01178);step
5、(Gcc),holdonendgtext(['1Ti=0.03']);gtext(['2Ti=0.04']);gtext(['3Ti=0.05']);gtext(['4Ti=0.06']);gtext(['5Ti=0.07']);（3）微分控制作用分析为分析微分控制的作用，保持Kp=0.01，Ti=0.01,考察Td=12~84时对系统阶跃响应的影响。MATLAB程序如下：G1=tf(1,[0.0171]);G2=tf(1,[0.0750]);G12=feedback(G1*G2,1);G3=tf(44,
6、[0.001671]);G4=tf(1,0.1925);G=G12*G3*G4;Kp=0.01;Ti=0.01;Td=[12:36:84];fori=1:length(Td)Gc=tf(Kp*[Ti*Td(i)Ti1],[Ti0])Gcc=feedback(G*Gc,0.01178);step(Gcc),holdonendgtext(['1Td=12']);gtext(['2Td=48']);gtext(['3Td=84']);（4）仿真结果分析自己根据实验曲线，进行仿真结果分析。（二）数字PID控制作用
7、分析：仿照上述过程，独立完成PID离散化仿真程序编写及结果分析。（1）比例控制作用下，取采样时间0.001秒。参考图如图3。图3数字P控制作用仿真结果图（2）比例积分控制作用下，取采样时间0.001秒。参考图如图4。图4数字PI控制作用仿真结果图（3）比例积分微分控制作用下，取采样时间0.05秒。仿真结果参考图如图5。图5数字PID控制作用仿真结果图（4）仿真结果分析自己根据实验曲线，进行仿真结果分析。%数字PID离散化仿真程序clcclearfigure(1);gridonholdoncolor=['r
8、','g','b','y','m']ts=0.001;G1=tf(1,[0.0171]);G2=tf(1,[0.0750]);G12=feedback(G1*G2,1);G3=tf(44,[0.001671]);G4=tf(1,0.1925);G=G12*G3*G4;Ti=0.01;Td=0.084;kp1=1:1:5fori=1:length(kp1)kp=kp1(i);dsys=c2d(G,ts,'z');[num,den
