基于MATLAB_Simulink环境下的PID参数整定

MATLAB/Simulink环境中的PID参数调整，studenyon PIDparamettersturningmethodbasedonmatlab/Simulink，第一，PID控制(PIDControl)简介1.1PID控制被广泛使用，简单的1.2实施一些常用PID参数调整方法1)稳定边界方法2)4336901衰退方法3)稳健方法4)ISTE最佳参数调整方法(itegralsquaedime-weighted errors)，稳定的边界方法和4333001衰退方法较短，调整过程快。稳健和ISTE方法的过调谐少，调节过程平衡且牢固。4333691衰减方法有一些局限性和鲁棒性。ISTE方法可以调节很长时间。用强方法设定的参数部分保守。2 .PID参数及其对系统控制过程的影响、2.1PID控制参数(PIDparameters)、行业常用的PID控制规则是传递函数形式，在计算机系统中通常是增量形式，通常是通过增加比例系数Kp来提高系统响应速度，在静态系统中有助于减少静态错误，但不会从根本上消除静态错误。比例系数过大可能导致系统过载或振动增大，从而延长调整时间，比例系数大于特定值可能会降低系统稳定性或导致系统不稳定。比例系数太小可能会降低系统的行为。积分控制通常与比例控制或比例微分控制结合使用，配置PI或PID控制并增加积分时间常数(积分变弱)，以减少过冲和减少振动，从而使系统更稳定，但会延长系统消除静力的时间。积分时间常数太小会降低系统的稳定性，增加系统的振动次数。微分控制通常与比例控制或比例积分控制结合使用，以构成PD或PID控制。差动控制提高了系统的动态特性，如过冲减少、调整时间缩短、比例控制增加、稳态误差减少和控制精度提高。但是，需要注意的是，在差分时间常数较大或偏置的情况下，系统超调仍然存在，只有调整时间更长、更合适的差分时间常数才能得到更满意的转换过程。微分还使系统对扰动敏感。比例：用于偏差的“粗糙调整”，系统“稳定”积分保证：用于偏差的“精细调整”，系统的“快速”保证：用于偏差的“精细调整”，第二，PID参数调整2)逐步增加比例系数KP，直到系统出现稳定的等角振动，即临界振动过程。此时记录KP和临界振动的振动周期t。3)在执行模拟校验和优化之前，根据下表中的经验公式和相应的调节器类型调整相应的PID参数。使用固定边界方法调整PID参数(Z-NMethod)分为以下几个步骤：例如：受控数学模型是二次振动链接，传递函数是：测量装置和控制阀的传递函数如下：该系统是过程控制对象，时间常数大，控制要求不准确，因此PID校正是主要的控制手段。步骤：1)在Simulink下创建系统方框图。2)将PID参数名称设置为仿真环境参数，双击Gain组件，然后在弹出对话框中填充相应的变量名称(Kp、Ki、Kd等)。在模拟首选项中，将“StopTime”设置为60，将Relativetolerance设置为1e-5。3)初始化参数，逐步调整PID参数，使Kp=1进入MATLAB的CommandWindowki=0；KD=0；然后返回到Simulink界面，即可开始模拟。初始参数的含义与没有PID调节器的校准战系统相同。单击“开始”开始模拟。仿真结果表明，标定前系统在阶段输入下稳定，但存在明显的稳态误差。因此，可以将PID参数调整为稳定的边界方法以获得最佳系统性能。，使用“强制文件夹”方法，首先将Kp设置为较大的值，确保系统稳定，Kp=2*Kp，设置Kp=Kp/2，直到出现临界稳定或各向同性振动。Kp=12.5，放大坐标，观察比15稍大的两个波峰之间的距离，因此t优选为15.2。此时Kp=12.5。根据稳定边界方法表的计算方法，很容易获得调整后的PID参数。在MATLABCommandWindow中，输入Kp=12.5。T=15.2ki=1.2 * Kp/T；KD=0.075 * Kp * T；Kp=0.6 * Kp结果为Kp=7.5000。Ki=0.9868Kd=14.2500利用上述调整的PID参数进行的系统模拟修改了以下系统响应曲线。仿真结果表明，系统超调%=60%，调整时间ts40s是流程控制系统，调整时间和超调要求不是很高，40s的调整时间可以接受，但60%超调仍然比较大，需要进一步修改。根据PID的每个部分参数对系统过程的影响，我们可以相应地减小Ki，以提高积分时间常数，减少积分效果，从而有效地减小超调。所以Ki=0.5000再次模拟。在左图中，overst约为35%，调整时间约为33s，比校正前有了很大的改善，系统的性能指标对过程控制更满意。第三，这种基于MATLAB和Simulink模拟环境的PID参数调整方法的特点是简单、直观、有效、完全可视化且物理意义明确。该调谐方法步骤简单，工作量小，易于工程技