线性系统的根轨迹-自动控制

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1、实验四•线性系统的根轨迹一、实验目的1.了解PID控制器屮卩、I、D三种基本控制作用对控制系统性能的影响。2.进行PID控制器参数工程整定技能训练。二、实验内容1.下图是晶闸管■直流电机负反馈单闭坏调速系统的simulink动态结构图，对调速系统的P、I、D控制作用进行分析。(要求分别用simulink和命令文件两种方法进行分析。)转速PID44『110.001675+1—彳0.017.V+10.07550.1925可控硅整流器'电机电枢传动装置电势系数传递函数传递函数0.01178«>测速反馈系数simulink中PID的试凑法：G(.(s)=K(1+」-+◎$)按KpiTiiTd的顺

2、序调节。(1)先调Kp：取消微分和积分的作用，让切由小到大变化，观查系统的响应。(2)调Ti：使乃略下降一点(如降至原来的80%,因加入积分会使系统稳定性下降,故用减小切进行补偿)，77由大到小(积分作用由弱到强)。(3)调帀：使切略提升一点(因微分引入，使稳定性提高一些，故Kp可略增大),Td由小到大(微分作用由弱到强)。三、实验内容及分析1.利用命令文件对上述系统进行分析(1)比例调节作用分析考查好=0、7；=oo、K”=1~5时对系统阶跃响应给定的影响。Gl=tf(l,[0.0171]);G2=tf(l,[0.0750]);G12二feedback(G1*G2,1);G3二tf(4

3、4,[0.001671J);G4=tf(l,0.1925);G=G3*G12*G4;Kp二[1:1:5];fori=l:length(Kp)%中间的"1”为步长Gc二feedback(Kp(i)*G,0.01178);Step(Gc),holdon%当前图形保存endgtextC1Kp=T),gtextC2Kp二2'),gtext('3Kp二3'),gtextC4Kp=4,),gtext('5Kp=5,),StepResponse14020004—1Kp=12Kp=23Kp=34Kp=4①pa_-dlu<80205Kp=560400.050.10.150.20.250.3Time(sec

4、)可看出，随着K”的加大，超调量加大，系统响应速度加快。(1)积分调节作用分析为使分析方便，保持0=1,取7；=0.03~0.07时对系统阶跃响应给定的影响。G1二tf(l,[0.0171]);G2二tf(l,[0.0750]);G12二feedback(G1*G2,1);G3二tf(44,[0.001671]);G4=tf(l,0.1925);G二G3*G12*G4;Kp=l;Ti=[0.03:0.01:0.07];fori=l:length(Ti)Gc=tf(Kp*[Ti(i)1],[Ti(i)01);比例积分环节Gcc二feedback(G*Gc,0.01178);Step(Gcc

5、),holdonendgtext('1gtext('2gtext('3gtext('4gtext('5Ti=0Ti=0Ti=0Ti=0Of),02)03)04'),Ti=0.05'),StepFtesponse1401Ti=0.0120Ml00①pm_-dE<802Ti=0.023Ti=0.034H=0.045Ti=0.056040200.20.3Time(sec)0.40.50.6可看出：随看7；的加大，超调量减小，系统响应速度略变慢，稳态误差减小。（3）微分调节作用分析为使分析方便，保持K〃=0.01,7；=0.01时，考查易=12~84（步长为36）对系统阶跃响应给定的影响。此时P

6、ID调节的传递函数变形为：G「（C=心何"+邛+/7]sG2=tf(l,[0.0750]);G12二feedback(G1*G2,1);G3=tf(44,[0.001671]);G4=tf(l,0.1925);G二G3*G12*G4;Kp=0.01;Ti=0.01;Td二[12:36:84];fori=l:length(Td)Gc=tf(Kp*[Ti*Td(i)Ti1],[Ti0]);比例-积分-微分环节Gcc=feedback(G*Gc,0.01178);Step(Gcc),holdonendgtext(TTd=12,),gtext('2Td二48'),gtextC3Td二84'),

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