情景三、PID控制器仿真

1、1 情景三情景三 PIDPID控制器的仿真控制器的仿真SIMULINK仿真仿真主要内容主要内容2v一、PID控制算法v二、PID控制器参数整定SIMULINK仿真仿真1 1、比例（、比例（P P）控制）控制2 2、积分（、积分（I I）控制）控制3 3、微分（微分（D D）控制）控制4 4、比例积分（、比例积分（PIPI）控制）控制5 5、比例微分（比例微分（PDPD）控制）控制6 6、PIDPID控制控制3一、一、 PIDPID控制算法控制算法SIMULINK仿真仿真41 1、比例（、比例（P P）控制）控制比例环节的传递函数为比例环节的传递函数为纯比例控制的作用和比例调节对系统性纯比例控制

2、的作用和比例调节对系统性能的影响。能的影响。 ( )pG sKSIMULINK仿真仿真52 2、积分（、积分（I I）控制）控制积分环节的传递函数为积分环节的传递函数为纯积分控制的作用和积分调节对系统性纯积分控制的作用和积分调节对系统性能的影响。能的影响。 ( )IKG ssSIMULINK仿真仿真63 3、微分（、微分（D D）控制）控制微分环节的传递函数为微分环节的传递函数为纯微分控制的作用和微分调节对系统性纯微分控制的作用和微分调节对系统性能的影响。能的影响。 ( )DG sK sSIMULINK仿真仿真74 4、比例积分（、比例积分（PIPI）控制）控制PIPI环节的传递函数为环节的传

3、递函数为1( )pIG sKKsSIMULINK仿真仿真5 5、比例微分（比例微分（PDPD）控制）控制微分微分环节的传递函数为环节的传递函数为( )PDG sKK sSIMULINK仿真仿真6 6、PIDPID控制控制 以二阶线性传递函数为被控对象，进行模拟PID控制。在信号发生器中选择正弦信号，仿真时取KP60，KI1，KD3，输入指令为： 其中，A1.0，w1.25rad/sec 被控对象模型选定为：2133( )25G sss( )sin()inrtAtSIMULINK仿真仿真PID的Simulink仿真程序：SIMULINK仿真仿真二、二、PIDPID参数的整定参数的整定-临界比例度

4、临界比例度步骤：1、将积分时间常数TI置于最大（ TI =），微分时间常数为零（ TD=0）,比例系数置适当的值，平衡操作一段时间，使系统投入闭环运行。2、逐渐增大比例系数KP，直到系统出现等幅振荡（即临界稳定），记录此时的临界振荡增益Ku和临界振荡周期Tu 。3、根据Ku和Tu 的值，按照经验公式和控制器的类型整定相应的PID参数，然后再进行仿真。SIMULINK仿真仿真例：某控制系统的广义被控对象的传递函数为采用临界比例度法进行参数整定。1( )(51)(21)(101)G ssss解：1）搭建Simulink模型框图。2）设置初始参数为KP=1，Ki=0，KD=0。启动仿真，得到系统的阶跃响应曲线，如图(a)所示。逐步增大KP，获取系统的等幅振荡曲线，如图(b)所示。 Ku=12.5，Tu =15.12。SIMULINK仿真仿真（a）（b）3）采用PID控制，由经验公式：KP=0.6KU=7.5，TI=0.5TU=7.56,TD=0.125TU=1.89。故积分项系数KI=KP/TI=0.992,微分项系数KD=KP/TD=14.175。其响应曲线如图(c)所示。（c）SIMULINK仿真仿真144）由图）由图(c)可知，系统的超调量仍较大，通过减可知，系统的超调量仍较大，通过减少积分系数来减小超调量，取少积分系数来减小超调量，取KI=0.4，KP、KD不变，