山东建筑大学实验报告二(楼宇自动化原理)

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1、山东建筑大学实验报告班级姓名学号成绩____________PID控制器特性分析实验一、实验目的(1)熟悉PI、PD和PID三种控制器的模拟电路；   (2)通过实验，深入了解PI、PD和PID三种控制器的阶跃响应特性和相关参数对它们性能的影响。二、实验内容已知控制系统方框图如图所示：反馈为单位反馈其中1.取kp=1.0：0.5：4.0，（1）通过编程得到单位阶跃给定作用下系统的输出响应曲线；（2）分析比例增益大小对控制品质的影响；（3）单位阶跃给定作用下，当t→∞时，由公式求y(t)。2.取Kp=0.5积分时间从0.6：0

2、.2：2.0，（1）通过编程得到系统在单位阶跃给定作用下的输出响应曲线；（2）分析积分时间大小对控制品质的影响；（3）当t→∞时，由公式求y(t)。3.取Kp=0.5，微分时间从0：0.4：2.0，微分时间从0：0.4：2.0，系统在单位阶跃给定作用下的输出响应，并分析微分时间大小对控制品质的影响。4.取Kp=0.5，TI=1，微分时间从0.：0.4：2.0，系统在单位阶跃给定作用下的输出响应，并与PI、PD控制进行比较。三、编程、仿真曲线及分析1、（1）G=tf(1,[1,3,3,1]);holdon;forp=1.0:0

3、.5:4.0;G_c=feedback(p*G,1);t=0:.1:20;y=step(G_c,t);plot(t,y);end;holdoff（2）分析比例增益太小，控制作用太弱，不利于系统克服扰动，余差太大，控制质量差，也没有什么控制作用；比例增益太大，控制作用太强，容易导致系统的稳定性变差，引发振荡。（3）2、（1）G=tf(1,[1,3,3,1]);Ti=0.6:0.2:2.0;kp=0.5;holdon;fori=1:length(Ti);Gc=tf(kp*[1,1/Ti(i)],[1,0]);G_c=feedba

4、ck(G*Gc,1);t=0:0.1:20;y=step(G_c,t);plot(t,y);end（2）分析积分时间的大小表征了积分控制作用的强弱。积分时间越小，控制作用越强，反之，控制作用越弱。（3）3、（1）G=tf(1,[1,3,3,1]);Td=0:0.4:2.0;kp=0.5;axis([0,15,0,0.5]);holdon;fori=1:length(Td);Gc=tf(kp*[Td(i),1],[1]);G_c=feedback(G*Gc,1);t=0:0.1:20;y=step(G_c,t);plot(t,

5、y);end;holdoff（2）分析微分时间越大，微分输出维持的时间就越长，因此微分作用越强；反之则越弱。当微分时间为0时，就没有微分控制作用了。4、（1）G=tf(1,[1,3,3,1]);Td=0:0.4:2.0;kp=0.5;Ti=1;axis([0,30,0,2]);holdon;fori=1:length(Td);Gc=tf(kp*[Td(i)*Ti,Ti,1],[Ti,0]);G_c=feedback(G*Gc,1);t=0:0.1:30;y=step(G_c,t);plot(t,y);end（2）分析PID:

6、当偏差阶跃出现时，微分立即大幅度动作，抑制偏差的这种跃变；比例也同时起消除偏差的作用，使偏差幅度减小，由于比例作用是持久和起主要作用的控制规律，因此可使系统比较稳定；而积分作用慢慢把余差克服掉。只要三个作用的控制参数选择得当，便可充分发挥三种控制规律的优点，得到较为理想的控制效果。PI:比例控制规律是基本控制规律中最基本的、应用最普遍的一种，其最大优点就是控制及时、迅速。只要有偏差产生，控制器立即产生控制作用。但是，不能最终消除余差的缺点限制了它的单独使用。克服余差的办法是在比例控制的基础上加上积分控制作用。PD:比例和微分

7、作用结合，比单纯的比例作用更快。尤其是对容量滞后大的对象，可以减小动偏差的幅度，节省控制时间，显著改善控制质量。