PID整定方法的比较研究.doc

过程控制课程设计报告题 目： pid整定方法的比较研究 姓 名： 冯祥勋 学 号： 010900926 专 业： 自动化 年 级： 2009 指导教师： 李 玉 榕 2010 年 4 月 23 日目 录1， 任务书22， 计算43， pid整定3.1临界比例度法整定53.2减振荡法整定83.3应曲线法整定104， 测试系统 4.1响应曲线144.2性能指标145， 扰动测试 5.1响应曲线15 5.2性能指标166，问题总结167，心得体会161 任务书1.1、设计题目 pid整定方法的比较研究1.2、设计任务与原始数据 设计水槽水位单回路控制系统如图1所示：在阀门开度?u阶跃变化50%时，测得液位的响应数据如表1所示：(1)液位必须控制在一定范围内，否则会影响系统的稳定运行，出现安全事故。液位测量变速器的测量范围为100400mm。已知测量变送环节均为线性测量变送元件。 (2)控制系统采用ddz-iii 型仪表，输入输出信号为标准电流信号。(3)阀门为直线特性。 1.3、设计内容 1、用具有纯滞后的一阶惯性环节近似该被控过程的数学模型； 2、分别用临界比例度法、衰减振荡法、反应曲线法整定p，pi 控制器参数； 3、利用matlab/simulink 构建单回路控制系统模型； 4、测试系统液位设定值为300mm时的响应曲线，计算性能指标； 5、在系统稳定状态下，阀门2加入10%开度的扰动，测试系统的响应曲线，计算性能指标； 6、比较不同整定方法的控制效果。 7、比较p、pi 控制效果。 2 计算采用两点法计算参数， 由：t= (t2-t1)/ln1-y0(t1)-ln1-y0(t2)=t2ln1-y0(t1)-t1ln1-y0(t2)/ln1-y0(t1)-ln1-y0(t2) 得：t00.20.40.60.811.2y*0.0000.0000.0280.1920.3630.5690.730t/min1.41.61.82.02.2y*0.8400.9220.9680.990111表2y*(t1)y*(t2) 0.028(0.4)0.569(1.0)0.7370.3790.192(0.6)0.840(1.4)0.4940.4950.363(0.8)0.968(1.8)0.3340.648表3由表3得：=（0.737+0.494+0.334）/3=0.522=（0.379+0.495+0.648）/3=0.507k=(340.5-200.1)/50=2.808g(s)=2.808e(0.507s)/(0.522s+1)检测变送k1=(20-4)/（400-300）=0.053调节阀开度k2=100/16=6.25matlab/simulink 构建单回路控制系统模型如图2 图23 pid整定3.1临界比例度法一，将控制器的积分时间置于最大，微分时间置0，二，系统运行稳定后，对设定值施加一个阶跃扰动，减小，直到出现等幅振荡，即临界比例，记下k和等幅振荡周期tk。三，整定参数如表4 整定参数控制规律k t tdp2k - -pi2.2k 0.85tk -pid1.7k 0.5tk 0.125tk表4收敛：k=2.00 t=999999,响应曲线如图3图3等幅：k=2.72,t=999999,响应曲线如图4图4发散：k=7,t=999999,响应曲线如图5图5pi整定：由等幅振荡可得：tk=1.6 k=0.625=1.375 t=1.36 响应曲线如图6图6进行微调：=0.82 t=1.35 响应曲线如图7图73.2衰减曲线法 一，将控制器的积分时间置无穷，微分时间置零，使系统投入闭环运行。 二，等系统稳定后，对设定值施加一个阶跃振动，调节比例带，使衰减比n=41的振荡过程，记录相应的衰减振荡周期ta或上升时间，比例带s。 三，根据所记录的s，ts,下表给出的经验公式计算出控制器的，t1及td，如表5。衰减率 整定参数控制规律 t1 td0.75p s - - pi1.2s0.5 ts - pid 0.8s 0.3 ts 0.1 ts表5k=1.38时，衰减比n=41 ts=1.72，响应曲线如图8图8整定参数如表6衰减率 整定参数控制规律 t1 td0.75p 0.72 - - pi0.870.86 -表6pi整定反应曲线如图9图9微调：k=0.65 k=1.15，响应曲线如图10图103.3反应曲线法：反应曲线法，在预先不知道控制对象特性的情况下进行的。如果知道控制对象的特性参数，即时间常数t、时间迟延和放大系数k，则可按经验公式计算出调节器的参数。利用这种方法整定的结果可达到衰减率=0.75的要求。无自衡过程的整定公式如表7 整定参数控制规律 t1 td p - - pi 1.1 3.3 - pid 0.85 2 0.5表7自衡过程的整定计算公式如表8整定参数 控制规律 /t0.20.20/t01.5t1tdt1tdp/(* t0)-2.6(/t0-0.08)/(/t0+0.7)-pi1.1/(* t0)3.3-2.6(/t0-0.08)/(/t0+0.6)0.8t0-pid0.85/(* t0)20.52.6(/t0-0.15)/(/t0+0.08)0.81t0+0.190.25t1表8流程图如图11图11响应曲线如图12图12整定参数如表9整定参数 控制规律 0/t0=0.38，1/=0.93，0=0.5，t0=1.3t1tdp0.671-pi0.7401.04-表9p整定反应曲线如图13图13pi整定流程图如图14图14反应曲线如图15图154 测试系统4.1响应曲线响应曲线如图16图164.2性能指标超调量=126.65/111=114.09% 延迟时间td=0.75 余差e()=300-111=189 峰值时间tp=1.35s 上升时间tr=1-0.57=0.43s 调节时间ts=2.5-0.57=1.93spi整定反应曲线如图17图17性能指标：延迟时间td=0.91s 上升时间tr=3.28-0.58=2.7s 余差e()=300-300=0 调节时间ts=1.35s5 扰动测试 5.1响应曲线系统稳定状态下，阀门2加入10%开度的扰动，测试系统的响应曲线。扰动阶跃信号为0-10系统流程图如图18图18反应曲线如图19图195.2性能指标：延迟时间td=0.912s 上升时间tr=3.28-0.58=2.7s 余差e()=300-300=0 调节时间ts=1.35s6 问题总结1，开始对软件不是很熟悉，挺多功能不懂用，如数据的测量，不知道用放大来观察，时间延时器错误的选了两个输入端的。不知道如何设定积分器参数等问题。 2， 用两点法计算传递函数时，方法不是很清楚。开始时忘了化成标幺值，后面又不知道要减去初始值，花了很多时间。3， 用临界比例度法整定参数时，检测变送环节的参数k1算错了。整定后发现系统振荡厉害。后面进行微调，将比例系数调小。4， 衰减曲线法整定时控制衰减比等于4比1困难。5，测试系统液位设定值为300mm时的响应曲线时，忘了将300mm转化成电流值。性能指标的具体参数有哪些不记得。7 心得体会经过此次的课设，更加清楚pid整定和整定的方法以及pi控制的作用，同时更加熟悉matlab软件的应用。亲身体验了三种整定方法:1,临界比例度法 2，衰减曲线法 3，反应曲线法。其中，临界比例度法整定后一般需要微调，衰减曲线法控制衰减比等于4比1要细心 。深切了解到pi控制作用的内涵：在pi控制器中，当kc不变时，减小ti，积分控制作用增强，衰减比减小，振荡加剧，随动控制系统闭环响应的超调量增大。调节过程加快，振荡频率升高。若保持kc不变而减小ti，或保持ti不变而增大kc，都会增强积分控制作用，使衰减比减小，振荡加剧，超调量或最大偏差增大。积分控制作用除了用于消除闭环系统余差外，它也降低闭环控制系统的振荡频率，使闭环控制系统的响应变慢。这是由于引入积分后，闭环系统阶数增大，并引入相位滞后所造成的。同时我还发现在整定后进行微调时，增大比例系数一般将加快系统的响应，余差变小，但使系统的稳定性变差。减小积分时间，将使系统的稳定性变差，使余差（静差）消除加快。一个星期的课程设计很快就将接近尾声，我感觉到在这期间学到了许多的东西。也通过这一学期对这门课的不断学习和深入了解，使我真正的明白这门课对系统的设计的重要性。如果经过模拟仿真实验就进行直接实验，不但提高系统的研发效率，减少系统设计中的调试时间，增强系统的安全稳定性，以至于减少在系统研发中的资金投入。因此我们学习这门课对我们以后的发展有很大的帮助，做课程设计不仅巩固了课本所学过的知识，增加实践经验，同时还学到了很多在书本上所没有学到过的内容。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，理论的知识有时候比较抽象，使我们很难理解，如果把两者结合起来，这样理解一些知识就比较容易了。通过本次课程设计提高了自己的实际动手能力和独立思考的能力。这为以后的工作打下了良好的基础，做设计也可以发现自己的很多不足之处，我们在以后的学习中要时刻的弥补自己的缺点。 分项中的小项采用、号居中，黑体小2号；段前、段后距为1行；行距：固定值36磅毕业论文答辩开场白尊敬的主持人、评委老师：早上好，我是09春行政管理本科的学生xxx。我的毕业论文题目是论我国城市公共物品及其供给，指导老师是xxx老师。我的论文从确定题目、拟定提纲到完成初稿、二稿、三稿到最后的定稿，得到了x老师的精心指导，使我很快掌握了论文的写作方法，并在较短的时间内完成了论文的写作。不论今天答辩的结果如何，我都会由衷的感谢指导老师的辛勤劳动，感谢各位评委老师的批评指正。首先，我想谈谈这个毕业论文设计的目的及意义。随着全球经济一体化的突飞猛进,国家之间的经济界限渐趋模糊,但却使国家次级的经济形式城市经济的重要性日渐突出起来,城市之间的竞争正成为国家之间竞争的重要依托。世界各国(地区)政府都正积极致力于培育和提高城市竞争力,而城市公共物品的供给则是推动城市竞争力提高的重要因素,城市公共物品的供给理所当然地受到了各国(地区)政府的高度重视。在二十一世纪的今天,城市化不仅是我国经济增长的一个支撑点,也是增进国民福利的重要手段,若处理不当则会成为我国经济持续高速发展的障碍。未来10几年,中国城市化将进入从40%发展到70%的国际公认的加速发展时期。随着中国城市化进程的日益加快,如何在新的形势下,实现城市公共物品有效地供给以满足城市发展的需要,成为我们当前急需解决的重大问题。为此，研究我国城市公共物品的问题，具有十分重要的理论和现实意义。于是最终将论文题目定为论我国城市公共物品及其供给。其次，说说文章的具体结构。论文阐述了城市公共物品的定义及特点，分析了我国城市公共物品供给不足的现状及城市公共物品供给方式，着重探讨目前提高我国城市公共物品供给的方法：树立“公共财政”观念,转变政府职能 ；加快投资融资体制的改革,加大对城市公共物品的投资 ；改进政府对公共物品生产的管制方法 ；发挥市场与社会的力量,形成供给主体多元化格局等。只有切实做好对城市公共物品的供给，才能使公共物品满足城市公众的需要，更有效地为社会和民众服务。唯有如此，和谐社会的建设才会事半功倍。我想谈谈这篇论文存在的不足：限于各种条件的制约，使得本论文对城市公共物品的供给方式探索不够深入，还需要继续进行思考和探索。最后，再次感谢x老师在我的毕业论文写作过程中所给与的悉心帮助与指导；其次我要感谢各位专业老师在这两年来我的教育与培养，使我初步掌握了行政管理专业的基本知识，还要感谢本专业同学对我的关心与支持，和你们生活在一起的日子很快乐！也很难忘！恳请各位老师、同学们进行批评指正。谢谢大家！我的大学爱情观目录：1、 大学概念2、 分析爱情健康观3、 爱情观要三思4、 大学需要对爱情要认识和理解5、 总结1、什么是大学爱情：大学是一个相对宽松，时间自由，自己支配的环境，也正因为这样，培植爱情之花最肥沃的土地。大学生恋爱一直是大学校园的热门话题，恋爱和学业也就自然成为了大学生在校期间面对的两个主要问题。恋爱关系处理得好、正确，健康，可以成为学习和事业的催化剂，使人学习努力、成绩上升；恋爱关系处理的不当，不健康，可能分散精力、浪费时间、情绪波动、成绩下降。因此，大学生的恋爱观必须树立在健康之上，并且树立正确的恋爱观是十分有必要的。因此我从下面几方面谈谈自己的对大学爱情观。2、什么是健康的爱情：1) 尊重对方，不显示对爱情的占有欲，不把爱情放第一位，不痴情过分；2) 理解对方，互相关心，互相支持，互相鼓励，并以对方的幸福为自己的满足; 3) 是彼此独立的前提下结合；3、什么是不健康的爱情：1)盲目的约会，忽视了学业;2)过于痴情，一味地要求对方表露爱的情怀，这种爱情常有病态的夸张;3)缺乏体贴怜爱之心，只表现自己强烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大学生处理两人的在爱情观需要三思：1. 不影响学习：大学恋爱可以说是一种必要的经历，学习是大学的基本和主要任务，这两者之间有错综复杂的关系，有的学生因为爱情，过分的忽视了学习，把感情放在第一位；学习的时候就认真的去学，不要去想爱情中的事，谈恋爱的时候用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。2. 有足够的精力：大学生活，说忙也会很忙，但说轻松也是相对会轻松的！大学生恋爱必须合理安排自身的精力，忙于学习的同时不能因为感情的事情分心，不能在学习期间，放弃学习而去谈感情，把握合理的精力，分配好学习和感情。3、 有合理的时间；大学时间可以分为学习和生活时间，合理把握好学习时间和生活时间的“度”很重要；学习的时候，不能分配学习时间去安排两人的在一起的事情，应该以学习为第一；生活时间，两人可以相互谈谈恋爱，用心去谈，也可以交流下学习，互相鼓励，共同进步。5、大学生对爱情需要认识与理解，主要涉及到以下几个方面：（1） 明确学生的主要任务“放弃时间的人，时间也会放弃他。”大学时代是吸纳知识、增长才干的时期。作为当代大学生，要认识到现在的任务是学习学习做人、学习知识、学习为人民服务的本领。在校大学生要集中精力，投入到学习和社会实践中，而不是因把过多的精力、时间用于谈情说爱浪费宝贵的青春年华。因此，明确自己的目标，规划自己的学习道路，合理分配好学习和恋爱的地位。（2） 树林正确的恋爱观提倡志同道合、有默契、相互喜欢的爱情：在恋人的选择上最重要的条件应该是志同道合，思想品德、事业理想和生活情趣等大体一致。摆正爱情与学习、事业的关系：大学生应该把学习、事业放在首位，摆正爱情与学习、事业的关系，不能把宝贵的大学时间，锻炼自身的时间都用于谈情说有爱而放松了学习。 相互理解、相互信任，是一份责任和奉献。爱情是奉献而不时索取，是拥有而不是占有。身边的人与事时刻为我们敲响警钟，不再让悲剧重演。生命只有一次，不会重来，大学生一定要树立正确的爱情观。（3） 发展健康的恋爱行为 在当今大学校园，情侣成双入对已司空见惯。抑制大学生恋爱是不实际的，大学生