自动控制原理实验

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1、自动控制原理实验报告实验六二阶开环及闭环系统的频率特性曲线一、实验目的：1.了解和掌握Ⅰ型二阶闭环系统中的对数幅频特L（ω）和相频特性φ（ω），实频特性Re（ω）和虚频特性Ⅰm（ω）的计算。2.了解和掌握欠阻尼Ⅰ型二阶闭环系统中的自然频率ωn、阻尼比ξ对谐振频率ωr和谐振峰值L（ωr）的影响，及ωr和L（ωr）的计算。3.了解阻尼比ξ对开环参数幅值穿越频率ωc和相位裕度γ的影响及幅值穿越频率ωc和相位裕度γ的计算。4.了解和掌握Ⅰ型二阶闭环系统对数幅频曲线、相频曲线和幅相曲线的构造及绘制方法。二、实验原理：谐振频率ωr和谐振峰值L（ωr）的计算公式自然频率ωn=KTi*T阻

2、尼比ξ=12*TiK*T谐振频率ωr=ωn1-2ξ2谐振峰值L（ωr）=20log12ξ*1-ξ2三、实验结果及数据处理：K=25，T=0.1，Ti=1：K=25，T=0.2，Ti=1：K=25，T=0.3，Ti=1：K=20，T=0.1，Ti=0.5：K=20，T=0.1，Ti=0.2：数据处理：开环增益K惯性常数T积分常数Ti谐振频率/（rad*s-1）谐振峰值L/dB计算值测量值计算值测量值250.1114.1415.004.444.440.210.6110.007.217.320.38.828.008.898.08200.10.518.7120.006.306.36

3、0.230.8230.0010.119.92实验十二数字PID控制实验一、实验目的：1．了解数字PID的控制特点、控制方式。2.了解和掌握连续控制系统的PID控制算法表达式（微分方程）。3.了解和掌握被控对象数学模型的建立方法。4.了解和掌握数字PID调节器控制参数的工程整定方法。5.了解和掌握用实验箱进行数字PID控制过程。6.观察和分析在标准PID控制系统中，P、I、D参数对系统性能的影响。二、实验原理：被控对象参数的计算公式：T0=t1-t20.8473τ=1.204t1-0.3567t20.8473PID调节器控制参数的计算公式：Kp=1K0*1.35τT0-1+0

4、.27Ti=T0*2.5τT0+0.5τT021+0.2τT0Td=T0*0.37τT01+0.2τT0三、实验结果及数据处理：被控参数的验证：Y0（∞）=0.2483V得到t1=0.33s，t2=0.86s确认T0和τ：T0=0.626s，τ=0.107sPID调节器控制参数的确定：（其中K0=2不变）T1=0.2s，T2=0.5s：T1=1s，T2=0.1s：T1=0.5s，T2=0.1s：数据整理：G0S=1T1S+1*K0T2S+1T0τTKpTiTdMptp110.2S+1*20.5S+10.5670.1580.052.5570.3570.05347.05%0.5

5、921S+1*20.1S+11.0270.0940.057.5090.2270.03431.87%0.69310.5S+1*20.1S+10.5430.0560.056.6800.1350.02125.62%0.80选取第二个实验被控对象，修正数字PID调节器控制参数Kp、Ti、Td，记录系统的超调量Mp及峰值时间tp：Kp=3.579、Ti=0.267s、Td=0.039s时，Mp=17.74%，tp=0.24s用MATLAB仿真修改参数后的被控过程：修正后系统的阶跃响应曲线：Mp=15.11%，tp=0.41s，ts=1.15sPID调节器控制参数Kp、Ti、Td对系统

6、性能的影响：增大Kp值会增加超调量，延长系统到达稳定的时间；Ti影响系统稳态误差思考题：1.答：P、I、D在工程整定中的作用：P控制系统的幅值震荡，P大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定所需时间长，系统稳定性下降；I用于消除稳态误差，增大积分系数I，能提高系统的稳态控制精度，但I太大系统将不稳定；D有助于减小超调、克服振荡，改善系统的动态性能，但是I过大会放大系统的噪声。PID的实际应用：在工业过程控制中，95%以上的控制回路都具有PID结构，而其中大多数回路实际上都是PI控制。许多复杂的高级算法都是以PID控制作为基础的，与PID控制器分级地组织在一起。

7、2.答：使用PID控制中，若增加Ti，需要改变Kp和Td。3.答：实际应用中，不能选择Td比较大，因为微分作用只能作为比例和积分控制的一种补充，不能起主导作用，微分作用不能太强，太强了会引起系统不稳定，产生振荡，Td只能在Kp和Ti调好后再由小往大调，一点一点试着加上去。4.答：当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制，先去掉PID的积分项和微分项，使PID为纯比例调节，确定比例增益P。之后设定一个较大的积分时间常数的初值，然后逐渐减小I，直至系统出现振荡。微