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《串级回路pid闭环控制系统的设计及实时仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、课程设计报告(2012--2013年度第2学期)名称：过程计算机控制题目：DDC串级回路PID闭环控制系统的设计及实时仿真院系：自动化班级：实验自10学号：学生姓名：张超群指导教师：田涛设计周数：一周成绩：日期：2013年7月6日PID参数的整定1）利用Matlab中Simulink工具搭建理想PIDPID模块内部结构：整定理想PID参数为：Kp=3Ti=15sTd=2s对象响应曲线为:该组整定参数能够实现快速稳定效果，整定结果较为理想。2）利用Matlab中Simulink工具搭建实际PID：PID模块内部结构：整定实际PID参数为：Kp=2Ti=15sTd=4Tf=10s
2、对象响应曲线为:同样满足快速性要求，保证系统稳定。（5）实验结果输出曲线绘制由程序中编写的绘图模块子程序完成，同时采用按键实现了PID手自动切换、理想PID与实际PID的切换，以及在手自动状态下由按键改变PID参数，使得调节方式更加的灵活。3.设计结果（1）PID阶跃响应曲线调用程序，向PID模块输入一个阶跃信号，绘出PID阶跃响应曲线如下：（1.1）理想PID阶跃响应图：（1.1）实际PID阶跃响应图：由理想与实际PID阶跃响应对比，可知，理想微分PID算法的微分作用仅局限于一个采样周期有一个大幅度的输出。这样在大的干扰作用情况下，一方面会使算法中的微分不能充分发挥作用。另
3、一方面也会对执行机构产生很大的冲击作用。相反的，实际微分PID算法由于惯性滤波的存在，使微分作用可持续多个采样周期，有效地避免了上述问题的产生，因而具有更好的控制性能。（2）被控对象（实物搭建二阶惯性环节）阶跃响应曲线上图通过D/A输出一个1伏左右的信号输入模拟的被控对象（惯性环节），A/D采集对象的输入信号及其响应，再使D/A输出一个幅度为2伏左右的阶跃信号，同时采集输入输出信号。然后，D/A再反向在输出一个幅度为2伏左右负的阶跃信号，同时采集输入输出信号，得出仿真对象飞升特性曲线。程序中，通过按键实现模拟对象输入信号的加减。当按下H按键时，且按下U键时，D/A输出一个1伏
4、阶跃信号，再次按下按键时阶跃信号累加。每次按下D键时，D/A输出的阶跃信号递减1。（3）根据对象单位阶跃响应曲线求增益和惯性时间：利用切线法求对象的增益和用一阶等效的惯性时间：如上图所示做拐点切线，得对象增益和一阶等效惯性时间分别为：Ti≈13s（4）手自动切换：为实现手动到自动的勿扰切换，计算机需要跟踪手操器的阀位值，使u(k-1)能够跟踪阀位值，此外，控制算法中的e(k-1)、e(k-2)、∆u(k-1)等历史状态清零，使切换时偏差e(k)也为0。为使e(k)=0，就要求手动状态时的设定值跟踪过程的反馈量（即SP跟踪PV）。这样处理后，就能保证∆u(k)=0，实现手动到自
5、动的无扰切换。（5）设定值r、控制量u和被控对象输出的阶跃响应曲线：理想PID自动状态下，闭环系统阶跃响应曲线：实际PID自动状态下，闭环系统阶跃响应曲线：由于微分对高频信号具有放大作用，采用理想PID容易在系统引入高频的干扰，因此在理想PID自动状态下，响应曲线有非常明显的毛刺。而实际微分PID算法中包含有一阶惯性环节，具有低通滤波的性能，抗干扰能力较强。4.程序清单/*------------------------------------------------------理想PID--------------------------------------------
6、-----------------*//*---------------头文件定义---------------*/#include#include#include#include#include/*---------------------------------截图--------------------------*/#defineIMAGEX0unsignedcharCLOR[16][3]={0XFF,0XFF,0XFF,0XAA,0X00,0X00,0X00,0XAA,0X00
7、,0XAA,0XAA,0X00,0X00,0X00,0XAA,0XAA,0X00,0XAA,0X00,0X55,0XAA,0XAA,0XAA,0XAA,0X55,0X55,0X55,0XFF,0X55,0X55,0X55,0XFF,0X55,0XFF,0XFF,0X55,0X55,0X55,0XFF,0XFF,0X55,0XFF,0X55,0XFF,0XFF,0X00,0X00,0X00,};/*---------------定义绘图坐标(640,480)---------------*/#define
