《计算机控制仿真》doc版.doc

广东工业大学华立学院2014-2015学年第2学期 计算机控制技术 课程 课题：PID控制算法的MATLAB仿真研究 题目：抗积分饱和的PID控制算法及其仿真 学生姓名：陈焜权、张宇浩、黎敏华、 陈家灏、 袁浩然、梁耀康 班级：12电气2班 任课老师：王赟1、 PID算法的抗积分饱和积分作用虽能消除控制系统的静差，但它也有一个副作用，即会引起积分饱和。在偏差始终存在的情况下，造成积分过量。当偏差方向改变后，需经过一段时间后，输出u(n)才脱离饱和区。这样就造成调节滞后，使系统出现明显的超调，恶化调节品质。这种由积分项引起的过积分作用称为积分饱和现象。克服积分饱和的方法：1、积分限幅法积分限幅法的基本思想是当积分项输出达到输出限幅值时，即停止积分项的计算，这时积分项的输出取上一时刻的积分值。其算法流程如图1所示。2、积分分离法积分分离法的基本思想是在偏差大时不进行积分，仅当偏差的绝对值小于一预定的门限值时才进行积分累积。这样既防止了偏差大时有过大的控制量，也避免了过积分现象。其算法流程如图2。 图1积分限幅法程序流程 图2积分分离法程序流程3、变速积分法变速积分法的基本思想是在偏差较大时积分慢一些，而在偏差较小时积分快一些，以尽快消除静差。即用代替积分项中的 式中 为一预定的偏差限。二、消除积分不灵敏区 1、积分不灵敏区产生的原因 当计算机的运行字长较短，采样周期T也短，而积分时间TI又较长时，)容易出现小于字长的精度而丢数，此积分作用消失，这就称为积分不灵敏区。三、控制程序仿真程序：chap1_15.m.%PID Controller with intergration saturationClear all;Close all;Ts=0.001;Sys=tf(5.235e005,1.87,1.047e004,0);Days=c2d(sys,ts,z);num,den=tfdata(dsys,v);U_1=0.0;u_2=0.0;u_3=0.0;Y_1=0;y_2=0;y_3=0;X=0.0.0;Error_1=0;Um=6;Kp=0.85;ki=9.0;kd=0.0;Rin=30; %step signalFor k=1;1;800Time(k)=k*ts;U(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*(3); %pid controllerIf u(k)=umU(k)=um;EndIf u(k)=um If error(k)0 alpha=1;Else Alpha=1;EndElseif u(k)0 Alpha=1;Else Alpha=0; EndElse Alpha=1;EndElseif m=2 %not using intergration sturation Alpha=1;End%return of PID parametersu_3=u_2;u_2=u_1;u1=u(k);y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=you(k);error_1error(k);X(1)=error(k); %calculating PX(2)=(error(k)-error_1)/ts; %calculating DX(3)=x(3)+alpha*error(k)*ts; %calculating IXi(k)=x(3);endFigure(1);Subplot(311);Plot(time,rin,b,time,yout,r);Xlabel(time(s);ylabelposition tracking;Subpiot(312);Piot(time,u,r);Xlabel(time(s);ylabel(controller output);Subpiot(313);Plot(time,xi,r);Xlabel(time(s);ylabel(integration);四、仿真