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时间:2021-11-25
《二阶系统的PID控制器设计及其参数整定》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、设计一:二阶系统的PID控制器设计及参数整定一设计题目二设计要求1.控制器为P控制器时,改变比例系数大小,分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。2.控制器为PI控制器时,改变积分时间常数大小,分析其对系统性能的影响并绘制相应曲线。(例如当kp=50时,改变积分时间常数)3.设计PID控制器,选定合适的控制器参数,使闭环系统阶跃响应曲线的超调量σ%<20%,过渡过程时间Ts<2s,并绘制相应曲线。图2闭环控制系统结构图三设计内容1.控制器为P控制器时,改变比例系数大小P控制器的传递函数为:,改变比
2、例系数大小,得到系统的阶跃响应曲线仿真结果表明:随着Kp值的增大,系统响应超调量加大,动作灵敏,系统的响应速度加快。Kp偏大,则振荡次数加多,调节时间加长。随着Kp增大,系统的稳态误差减小,调节应精度越高,但是系统容易产生超调,并且加大Kp只能减小稳态误差,却不能消除稳态误差。程序:num=[1];den=[1225];sys=tf(num,den);forKp=[1,10:20:50]y=feedback(Kp*sys,1);step(y);holdongtext(num2str(Kp));end2.控制器为PI控制器时
3、,改变积分时间常数大小(为定值)PI控制器的传递函数为:,改变积分时间常数大小,得到系统的阶跃响应曲线仿真结果表明:Kp=50,随着Ti值的加大,系统的超调量减小,系统响应速度略微变慢。相反,当Ti的值逐渐减小时,系统的超调量增大,系统的响应速度加快。Ti越小,积分速度越快,积分作用就越强,系统震荡次数较多。PI控制可以消除系统的稳态误差,提高系统的误差度。程序num=[1];den=[1225];Kp=50;sys=tf(num,den);forTi=1:2:7PI=tf(Kp*[Ti1],[Ti0]);y=feedba
4、ck(PI*sys,1);step(y,8)holdongtext(num2str(Ti));end3.控制器为PID控制器时,改变微分时间常数大小(,)PID控制器的传递函数为:,改变微分时间常数大小,得到系统的阶跃响应曲线仿真结果表明:Kp=50、Ti=0.15,随着Td值的增大,闭环系统的超调量减小,响应速度加快,调节时间和上升时间减小。加入微分控制后,相当于系统增加了零点并且加大了系统的阻尼比,提高了系统的稳定性和快速性。程序num=[1];den=[1225];sys=tf(num,den);Kp=50;Ti=0
5、.15;forTd=[0.1,0.15,0.2]PID=tf(Kp*[Ti*Td,Ti,1],[Ti,0]);y=feedback(PID*sys,1);step(y,10)holdongtext(num2str(Td));end4.选定合适的控制器参数,设计PID控制器根据上述分析,Kp=50,Ti=0.15;Td=0.2,可使系统性能指标达到设计要求。经计算,超调量,过渡过程时间满足设计要求。系统的阶跃曲线如下图程序:num=[1];den=[1225];sys=tf(num,den);Kp=50;Ti=0.15;Td
6、=0.2PID=tf(Kp*[Ti*Td,Ti,1],[Ti,0]);y=feedback(PID*sys,1);step(y,10)四设计小结PI
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