matlab-pid-(比例微分控制)kp-ki-kd讨论

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1、电气信息学院武汉工程大学SchoolofElectricalandInformationEngineeringWuhanInstituteofTechnology实验名称:控制系统的根轨迹分析实验目的：初步了解基于Simulation的控制系统数字仿真方法掌握基于Matlab的控制系统的根轨迹分析方法实验任务：1）已知单位反馈控制系统的开环传递函数为，试设计PID控制器，并进行单位阶跃响应分析。2）被控对象的传递函数为，用Simulink建模并分析其单位阶跃响应。用MATLAB命令绘出其根轨迹图。实验步骤：总

2、述：第一部分为课本上1.、2.以及例B-3题的Matlab根轨迹图仿真。第二部分详细讨论实验报告上的（1）（2）第三部分为总结一．熟悉基本知识1.Continuous（连续环节）2.Discontinuities(非线性环节)3.Discrete（离散环节）4.MathOperations（数学运算环节）5.Sinks（输出方式）6.Sources（输入源）7.Pole极点8.damping（阻尼）第一部分：根轨迹绘图图1-1例题B-3截图PageXII电气信息学院武汉工程大学SchoolofElectric

3、alandInformationEngineeringWuhanInstituteofTechnology1.说明：如上图可见，左图为零极点分布，右图为关于K的根轨迹图，中间为程序图。有两个对称的复数极点，零点一个，即可判断根轨迹有两条分支，如右图所示。同时也可根据计算计算出相应分离点渐进线交点、渐进线与实轴交点等。程序语句中pzmap（G）表示绘制零极点分布图指令，而rlocus则表示绘制根轨迹指令。图1-2有关的Matlab根轨迹图仿真2.说明：如上图可见，左图为零极点分布，右图为关于K的根轨迹图，中间为

4、程序图。有3个极点，分别是0、-1、-2无零点。即可判断根轨迹有三条分支。可以初步判断根轨迹分离点在-1、-2之间，如右图所示。同时也可根据计算计算出相应分离点渐进线交点、渐进线与实轴交点等。程序语句中pzmap（G）表示绘制零极点分布图指令，而rlocus则表示绘制根轨迹指令。图1-3如图为根轨迹与虚轴交点说明图PageXII电气信息学院武汉工程大学SchoolofElectricalandInformationEngineeringWuhanInstituteofTechnology3.说明：如上如所示当

5、点击根轨迹与虚轴交点时，出现如图文字框图可以看到相关数据，比如增益、阻尼等。图1-4有关的Matlab根轨迹图仿真4.说明：如上图可见，左图为零极点分布，右图为关于K的根轨迹图，中间为程序图。有4个极点。即可判断根轨迹有四条分支。根轨迹，如右图所示。同时也可根据计算计算出相应分离点渐进线交点、渐进线与实轴交点等。由于更轨始发于极点而终归于零点，既可以知道如图随着k值不断增大，四条始与极点的根轨迹在k=1时聚集并分离并终于无穷远处。程序语句中pzmap（G）表示绘制零极点分布图指令，而rlocus则表示绘制根轨

6、迹指令。第二部分，Simulink建模和仿真1.建模思路：Sources（输入源）MathOperations（数学运算环节）PageXII电气信息学院武汉工程大学SchoolofElectricalandInformationEngineeringWuhanInstituteofTechnologySinks（输出方式）gain（增益），可能还有控制部分和延迟部分等，其他部分。图2-1利用PID改善系统性能原理图2.图2-2simulink中PID所在位置说明：如上图，不仅仅包含了PID还有Continuo

7、us（连续环节）Discontinuities(非线性环节)Discrete（离散环节）MathOperations（数学运算环节）Sinks（输出方式）Sources（输入源）等环节。2.仿真流程打开simulink新建blankmodel，按设计流程建立如下图框图PageXII电气信息学院武汉工程大学SchoolofElectricalandInformationEngineeringWuhanInstituteofTechnology图2-3PIDsimulink仿真说明:如图可见，输入为阶跃信号，函数

8、为，输出示波器。图2-4无PID控制器时，示波器波形图如上图可见上升时间t约为20s时系统趋于稳定，同时纵坐标为1，纵坐标没有超出1的部分。接下来加上PID出现如下图PageXII电气信息学院武汉工程大学SchoolofElectricalandInformationEngineeringWuhanInstituteofTechnology3.有关kp的测试图2-5KP=1、Ki=1，Kd=1情况下