大学_计算机控制技术实验报告河南工业大学2

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1、实验二数字PID调节器算法的研究班级：自动F1203班姓名：蔡申申学号：201223910625一、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．THBCC-1型信号与系统•控制理论及计算机控制技术实验平2．THBXD数据采集卡一块(含37芯通信线、16芯排线和USB电缆线各1根)3．PC机1台(含软件“THBCC-1”)三、实验内容1．利用本实验平台，设计并构成一个用于混合仿真

2、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。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

3、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．该电路的输出与数据采集卡的输入端AD1相连，电路的输入与数据采集卡的输出端DA1相连；1.3．待检查电路接线无误后，打开实验平台的电源总开关，并将锁零单元的锁零按钮处于“解锁”状态。图4-1数-模混合控制系

4、统的方框图图4-2被控二阶对象的模拟电路图2、脚本程序运行2.1．启动计算机，在桌面双击图标“THBCC-1”，运行实验软件；2.2.顺序点击虚拟示波器界面上的“”按钮和工具栏上的“”按钮(脚本编程器)；2.3．在脚本编辑器窗口的文件菜单下点击“打开”按钮，并在“计算机控制算法VBS计算机控制技术基础算法数字PID调器算法”文件夹下选中“位置式PID”脚本程序并打开，阅读、理解该程序，然后点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“步长设置”，将脚本算法的运行步长设为100ms；2.4．点击脚本编辑器窗口的调试菜单下“

5、启动”；用虚拟示波器观察图4-2输出端的响应曲线；2.5．点击脚本编辑器的调试菜单下“停止”，利用扩充响应曲线法（参考本实验附录4）整定PID控制器的P、I、D及系统采样时间Ts等参数，然后再运行。在整定过程中注意观察参数的变化对系统动态性能的影响；2.6．参考步骤2.4、2.4和2.5，用同样的方法分别运行增量式PID和积分分离PID脚本程序，并整定PID控制器的P、I、D及系统采样时间Ts等参数，然后观察参数的变化对系统动态性能的影响。另外在积分分离PID程序运行过程中，注意不同的分离阈值tem对系统动态性

6、能的影响；2.7．实验结束后，关闭脚本编辑器窗口，退出实验软件。六、实验结果1.实验中二阶被控对象在各种不同的PID控制下的响应曲线。图示分别为在积分分离PID、位置式PID、增量式PID控制时的响应曲线七、实验体会通过对数字PID调节器算法的研究实验的学习，学习了常规的数字PID控制算法的原理和积分分离PID控制算法的原理；同时掌握了具有数字PID调节器控制系统的实验和调节器参数的整定方法。在实际试验中，学会了利用反向器原理对实验器件的好坏进行检查，排除错误。