pid控制系统的simulink仿真实验报告

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1、自动控制原理实验报告PID控制系统的Simulink仿真1.实验目的1)掌握HD控制规律及控制器的实现。2)对给定系统合理地设计HD控制器。3)掌握对给定系统进行PID控制器参数在线实验工程整定的方法。2.实验原理在串联校正中，比例控制可提高系统开环增益，减少系统稳态误差，提高系统的控制精度,似会降低系统的ffl对稳定性，甚至可能造成系统闭环系统不稳定，积分控制可以提高系统的型别，有利于提高系统稳定性能，似积分控制增加了一个位于原点的开环极点，使信号产生90度的相位滞活，对系统的稳定不利，故不宜采用单一的积分控制

2、器；微分控制规律能反映输入信号的变化趋势，产屯有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，从而改善系统的稳定性，似微分控制增加了一个(-l/t)的开环极点，使系统的相角裕度提高，因此有助于系统动态性能的改善。在串联校正中，PI控制器増加了一个位于原点的开环极点，同吋也增加了一个位于s左半平面的开环零点。位于原点的开环极点可以提高系统的型别(无差度)，减小稳态误差，有利于提商系统稳定性能；负的幵环零点讨以减小系统的阻尼，缓和P1极点对系统产卞的不利影响。只要积分吋间常数Ti足够大，P1控制器对系统的不利影响可大大减小

3、。PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。在串联校正中，PID控制器增加了一个位于原点的开环极点和两个位于s左半平面的开环零点。除了具有PI控制器的优点外，还多了一个负实零点，动态性能比PI9I其有优越性。通常应使积分发屯在低频段，以提高系统的稳态性能；而使微分发屯在屮频段，以改善系统的动态性能。PID控制器传递函数为Gc(s)=Kp*(l+l/Tis+Tds),工程PID控制器仪表屮比例参数整定常用比例度$%，$%=l/Kp*100%。3.实验内容己知过程控制系统的被控广义对象为一个带延迟的惯性环节，其传递阑

4、数为：Go(s)=(eA-l80s)*8/(360s+1)分別用P、PI、PID三种控制器校系统，并分别整定参数，比较三种控制器的作用效果。1）根裾Ziegler-Nichols反应曲线法整走参数由传递函数可知系统的特性参数：K=8,T=360s,L=180s,町得P控制器：Kp=0.25PI控制器：Kp=0.225Ti=594sPID控制器：Kp=0.3Ti=360sTd=90s2）作出校正后系统的单位阶跃响应曲线，比较三种控制器的作用效果。因为对于具杏时滞对象的系统，不能采用FEEDback和step等函数进

5、行反馈连接来组成闭环系统和计算闭环系统阶跃响应，因此采川simulink软件仿真得出单位响应曲线，系统结构图如下图所示，由于木系统滞后时间较长，故仿真运行时1川设置为3000s，三种控制器分别校正后系统的单位阶跃响应llll线如K所示：GainTransferFcnlGainIDerivativef-TransferFenScope^Gair^TransferFcn4ScopeITransferFcn5TransportDelay2Scope2图6-28系统Simulink结构困上图中最上面的曲线是pro,中间是

6、pi，最下是p测M其动态性能指标可得：只有P控制器：超调量Mp=43.4%,调节时间ts=1620s,存在稳态误差ess=1-0.66=0.334。只冇PI扮制器：超调亮Mp=18.1%，峰值时间tp=540s，调节时间ts=1950s,ess=0。只有PID控制器：超调亮Mp=33%，峰值时Wtp=420s，调节时叫ts=1410s，ess=0。1.结果分析比较三条响应曲线可以肴出：P和PID控制器校正后系统响应速度基本相同（凋节时间近似相等），但是P控制器校正产生较大的稳态误差，而PI控制器却能消除静差，if

7、lLR超调亮较小。P1D控制器校正后•系统的响应速度敁快，但超调虽敁大。