实验二数字PID调节器算法的研究

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1、东华理工大学核地学院实验报告学生姓名：学号：专业班级：指导老师：实验日期：实验成绩：实验名称：实验二数字PID调节器算法的研究一、实验目的1．学习并熟悉常规的数字PID控制算法的原理；2．学习并熟悉积分分离PID控制算法的原理；3．掌握具有数字PID调节器控制系统的实验和调节器参数的整定方法。二、实验设备1．THKKL-6型控制理论及计算机控制技术实验箱；2．PC机1台(含软件“THKKL-6”、“KeiluVision3”及“Easy51Pro”)；3．51单片机下载线4．USB数据线；三、实

2、验内容1．利用本实验箱，设计并构成一个用于混合仿真实验的计算机闭环实时控制系统；2．采用常规的PI和PID调节器，构成计算机闭环系统，并对调节器的参数进行整定，使之具有满意的动态性能；3．对系统采用积分分离PID控制，并整定调节器的参数。4.编写积分分离PID控制算法的程序四、实验原理在工业过程控制中，应用最广泛的控制器是PID控制器，它是按偏差的比例（P）、积分（I）、微分（D）组合而成的控制规律。而数字PID控制器则是由模拟PID控制规律直接变换所得。在PID控制规律中，引入积分的目的是为了

3、消除静差，提高控制精度，但系统中引入了积分，往往使之产生过大的超调量，这对某些生产过程是不允许的。因此在工业生产中常用改进的PID算法，如积分分离PID算法，其思想是当被控量与设定值偏差较大时取消积分控制；当控制量接近给定值时才将积分作用投入，以消除静差，提高控制精度。这样，既保持了积分的作用，又减小了超调量。五、实验步骤1．实验接线1.1按指导书图4-1和图4-2连接一个二阶被控对象闭环控制系统的电路；1.2用导线将该电路的输入端连接到单片机控制单元的“AO1”输出端，电路的输出端与单片机控制

4、单元的“AI1”和示波器单元的“通道1”输入端相连；1.3待检查电路接线无误后，打开电源总开关，并按下锁零按钮使其处于“锁零”状态；2．程序运行2.1打开电源开关，启动计算机，运行所有实验软件；2.2打开“实验04位置式PID”的工程文件，阅读并理解程序。然后编译、下载程序；2.3弹起锁零按钮使其处于“解锁”状态，用虚拟示波器观察输出端的响应曲线。结束本次实验后按下锁零按钮使其处于“锁零”状态；2.4参考步骤2.2、2.3，用同样的方法分别运行增量式PID和积分分离PID实验程序，用虚拟示波器

5、观察输出端的响应曲线；2.5实验结束后，退出实验软件，关闭实验箱电源。六、实验报告要求1．绘出实验中二阶被控对象在各种不同的PID控制下的响应曲线。2．编写积分分离PID控制算法的程序。七、数据处理及编程1．绘出实验中二阶被控对象在各种不同的PID控制下的响应曲线。（1）：位置型PID响应曲线：超调量：5.567峰值时间：0.29ms达到稳态的时间：4.462ms稳态值：2.0（2）：增量型PID响应曲线：超调量：7.293峰值时间：0.235ms达到稳态的时间：5.563ms稳态值：2.0积分

6、分离型PID响应曲线：超调量：6.514峰值时间：0.277ms达到稳态的时间：6.435ms稳态值：2.02．编写积分分离PID控制算法的编制程序及调试。#include#include#include#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint#defineulongunsignedlongdoublepv,sv,ei,K,Ti,Td,q0,q1,

7、q2,mx,pvx,op,ke,tem;uintTs;uchart;voiddelay1s(void){uchari,j,k;for(k=100;k>0;k--)for(i=20;i>0;i--)for(j=248;j>0;j--);}voidmain(void)//主程序{LTC1446(0,0);mx=0;pvx=0;///////////设置参数/////////////Ts=100;//采样周期100mssv=2;//给定值K=0.8;//比例系数PTi=2;//积分时间常数Td=0;/

8、/微分时间常数////////////////////////////////for(t=0;t<5;t++)//延时5s{delay1s();}RCAP2H=0x4C;//100ms计时RCAP2L=0x00;TR2=1;ET2=1;EA=1;while(1);}timer2()interrupt5{staticuchart;TF2=0;t++;if(t==2){t=0;pv=ADC7366();//AI1通道采集ei=sv-pv;tem=abs(ei);if(tem>=0.8){ke=0;}