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《PID调节器地仿真控制研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实用PID调节器的仿真控制研究自控1102徐凯2011014055一．实验目的内容：以所建模型作为被控对象，使用PID调节器实现控制。目标：1、通过选择不同的常规调节器规律（P、PI、PID）及不同的调节参数，观察相应的过渡过程曲线，比较控制过程的质量指标，进一步理解和掌握调节规律和调节参数对系统控制质量的影响。2、对给定的被控对象和给定的控制指标，找出合适的调节规律和调节参数，通过自学，学会参数整定的方法。二．实验内容为保持飞机的航向和飞行高度，人们设计了如图所示的飞机自动驾驶仪：控制器可选择：P：PI：文档实用PID
2、：对以上控制回路，调节器取以下形式时，求取输入为单位阶跃信号时，实际航向角的过渡过程曲线。记录过渡过程曲线的（a）超调量（b）峰值时间（c）过渡时间（d）衰减比（e）余差，研究不同调节规律及参数对控制质量的影响。（1）P调节器：Kc分别取0.1，1.0，2，5，8（2）PI调节器：Kc=5，Ti分别取1，2，4，6，与相同条件下的纯比例调节器比较。（3）PID调节器：Kc=5,Ti=1,Td分别取0.001，0.01，0.05，0.1，与相同条件下的PI调节器比较。利用MATLAB中的Simulink仿真软件。三．实验作
3、图和计算文档实用1.控制器先选用P(1)p=0.1I=0D=0(2)p=1I=0D=由图可得：峰值时间tp=2.418s峰值时间tp=2.092超调量σ%=（0.08065-0.07692）/0.07692*100%超调量σ%=(0.5083-0.4545)/0.4545*=48.49%100%=11.83%调节时间：ts=6.854调节时间：ts=6.229上升时间：tr=2.12上升时间：tr=1.687余差=0.07692-1=-0.92308余差=0.4545-1=-0.5455文档实用(3)p=2I=0D=0(
4、4)p=5I=0D=0峰值时间tp=1.782tp=1.475超调量σ%=(0.7248-0.625)/0.625*100%σ%=23.99%=15.968%调节时间ts：ts=4.848ts=4.632上升时间：tr=1.497tr=0.8075文档实用余差=0.625-1=-0.375余差=0.8065-1=-0.1935(5)p=8I=0D=0（6）取不同p值时的响应图峰值时间tp=1,374超调量σ%=(1.137-0.8696)/0.8696*100%=30.7%调节时间ts=3.621上升时间：tr=1.23
5、1余差=0.8696-1=-0.1304文档实用2.控制器为PI(1)p=5I=1D=0(2)p=5I=0.5D=0文档实用(3)p=5I=0.25D=0(4)p=5I=1/6D=0文档实用文档实用(5)p=5,取不同I值时的响图3.控制器为PID(1)p=5I=1D=0.001(2)p=5I=1D=0.01文档实用(3)p=5I=1D=0.05(4)p=5I=1D=0.1文档实用(5)p=5I=1取不同D值时的响应四．实验结论1比例、积分、微分三种调节规律在调节过程中的作用比例调节规律的作用是：是按比例反映系统的偏差,
6、系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少.^!?4d.g7_'S {*`3P#Z#t9e1L偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。"t.x6x8z%v2Y(G:I+c5])q/L&@积分调节规律的作用是：是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行累加,直至无差,积分3?$~,r-_5c)@"N;G.v1
7、"T调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱,加入
8、积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律1b [*s,@8q!{7`结合,组成PI调节器或PID调节器。.z7I8k#T0@"l&Z0q-t文档实用微分调节规律的作用是：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。/y1^2J3p5q"k(C6C'O5m1M%e在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系
9、统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为;X$J8W2K2N0V+W#z"@9g零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。2.比例、积分、微分三种调节规律的优缺点分析比例调节规律优点:不改变输入输出波形形状，增益可调。余差大小与Kc成反比。缺点:
