PPIPID控制器的设计.doc

P、PI、PID调节器1、一阶系统的调节器的仿真G(s)=1/(2s+5)num=1;den=2 5 ;sys=tf(num,den);step(sys)1.1为P调节器时，改变比例系数大小程序：num=1;den=2 5;sys=tf(num,den);for Kp=1,5:5:20 feedback(Kp*sys,1);step(y);hold ongtext(num2str(Kp);end1.2调节器为PI调节器时，改变积分时间常数大小（Kp=10为定值）num=1;den=2 5;Kp=10;sys=tf(num,den);for Ti=5:5:20 PI=tf(Kp*Ti 1,Ti 0); y=feedback(PI*sys,1); step(y,8) hold on gtext(num2str(Ti);end1.2为PID调节器时，改变微分时间常数大小（Kp=10,Ti=0.1;）num=1;den=2 5;sys=tf(num,den);Kp=10;Ti=0.1;for Td=0.15,0.45,0.75 PID=tf(Kp*Ti*Td,Ti,1,Ti,0); y=feedback(PID*sys,1); step(y,10) hold on gtext(num2str(Td);end2、二阶系统的调节器设计G(s)=1/(s2+5s+7)num=1;den=2 5 7;sys=tf(num,den);step(sys)2.1为P调节器时，改变比例系数大小num=1;den=2 5 7;sys=tf(num,den);for Kp=1,5:5:20y=feedback(Kp*sys,1);step(y);hold ongtext(num2str(Kp);end2.2为PI调节器时，改变积分时间常数大小（Kp=10为定值）num=1;den=2 5 7Kp=10sys=tf(num,den);for Ti=5:5:20 PI=tf(Kp*Ti 1,Ti 0); y=feedback(PI*sys,1); step(y,8) hold on gtext(num2str(Ti);end2.3为PID调节器时，改变微分时间常数大小（Kp=10,Ti=0.1;）num=1;den=2 5 7;sys=tf(num,den);Kp=10;Ti=0.1;for Td=0.15,0.30,0.75 PID=tf(Kp*Ti*Td,Ti,1,Ti,0); y=feedback(PID*sys,1); step(y,10) hold on gtext(num2str(Td);end3、比较与分析比例调节在各种连续调节作用中，是一种基本的调节方式。它的特点是，当调节参数与给定值产生偏差时，调节器按偏差的大小和方向，发出与偏差成比例的信号，不同的偏差相应有不同的调节机构位置。就是说，当调节参数偏离给定值时，调节机构便移到一个新位置，偏差消除后，调节机构又回到原始位置。调节机构的动作仅仅与偏差大小有关，而与调节参数的变化速度和偏差存在的时间没有关系。比例调节器的调节速度快、稳定性好，一般不发生“振荡过程”，调节参数能稳定下来。积分调节的特点是：调节机构的移动速度与调节参数的偏差成比例，偏差越大，调节机构的移动就越快。同时它的动作是积累的，偏差存在越久，它的移动量就越大。积分调节的优点是不存在静差，可以在负荷变化时维持调节参数在给定值上。但稳定性差，在调节过程中容易使调节参数产生波动，动偏差较大。微分调节的特点是：调节机构的位置与调节参数的变化速度成比例。即它只受偏差变化的影响。当偏差值不变化时 (即调节参数稳定在某值时)，不管偏差值的大小和存在的时间都不引起微分作用。所以微分作用只阻止调节参数的一切变化。当调节参数在较大扰动下发生突然而又剧烈的变化时，微分元件会立即产生一个较大的校正动作，这样似乎有一种预先调节的作用。由仿真结果可以对比可以看出，比例调节即P调节，可以加快调节速度，使系统能更快地达到稳定，而且随着Kp增大，系统的响应速度加快，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。PI调节，系统在减小达到稳定的时间同时还可以消除系统的稳态误差，提高系统的误差度。积分调节Ti越小，积分速度越快，积分作用就越强，系统震荡次数较多。PID调节，比例积分调节器的相位始终是滞后的，因此滞后校正通常也认为是近似的比例积分校正。此调节器，它综合了P、I两种控制器的优点，利用I调节来消除残差，同时结合利用P调节使系统稳定。由于比例微分（PD）控制器的相位始终是超前的，同时为了避免微分引起高频噪声增加而