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文档简介
1、实验: PID调节器的作用及其参数对系统调节质量的影响一.实验目的:1. 了解和观测PID基本控制规律的作用,对系统动态特性和稳态特性及稳定性的影响。2. 验证调节器各参数(Kc,Ti,Td), 在调节系统中的功能和对调节质量的影响。二. 实验内容: 1.分别对系统采取比例(P)、比例微分(PD)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)控制规律,通过观察系统的响应曲线,分析系统各性能的变化情况。1. 观测定值调节系统(扰动作用时)在各调节规律下的响应曲线。2. 观测调节器参数变化对定值调节系统瞬态响应性能指标的影响。三. 实验原理: 参考输入量(给定值)作用时,系统连接如图(1)所示:图 (
2、1) 图 (2)四. 实验步骤:利用MATLAB中的Simulink仿真软件。l. 参考实验一,建立如图(2)所示的实验原理图;2. 将鼠标移到原理图中的PID模块进行双击,出现参数设定对话框,将PID控制器的积分增益和微分增益改为0,使其具有比例调节功能,对系统进行纯比例控制。 3. 单击工具栏中的 图标,开始仿真,观测系统的响应曲线,分析系统性能;调整比例增益,观察响应曲线的变化,分析系统性能的变化。4. 重复步骤2-3,将控制器的功能改为比例微分控制,观测系统的响应曲线,分析比例微分控制的作用。5. 重复步骤2-3,将控制器的功能改为比例积分控制,观测系统的响应曲线,分析比例积分控制的作
3、用。6. 重复步骤2-3,将控制器的功能改为比例积分微分控制,观测系统的响应曲线,分析比例积分微分控制的作用。(1) P=1,I=0,D=0 (2) P=0.618,I=0,D=0(3) P=0.618,I=0.1,D=0(4) P=0.618,I=1,D=0(5) P=0.618,I=1,D=0.1(6) P=0.618,I=1,D=1(7) P=1.8 I=0 D=0(8)P=1.8 I=0.6 D=0(9) P=1.8 I=1.4 D=0五.思考题:1.比例微分控制规律对改变系统的性能有什么作用?2.比例积分控制规律对改变系统的性能有什么作用?3. 定值调节系统与随动调节系统其响应曲线有
4、何区别? 4.在阶跃响应曲线中定义其时域指标,两种调节系统有什么异同点?5.Kc、Ti及Td改变后对系统控制质量的影响?6.分析积分作用的强弱,对系统有何影响?答:1、PD控制器中的微分控制规律,能反应输入信号的变化趋势,产生有效的早期修正信号,以增加系统的阻尼程度,从而改善系统的稳定性。在串联校正时,可使系统增加一个-的开环零点,使系统的相角裕度提高,因而有助于系统动态性能的改善。2、在串联校正时,PI控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点,同时也增加了一个位于s左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别,以消除或减小系统的稳态误差,改善系统的稳态性能;而增加的负实零点则
5、用来减小系统的阻尼程度,缓和PI控制器极点对系统稳定性及动态过程产生的不利影响。只要积分时间常数足够大,PI控制器对系统稳定性的不利影响可大为减弱。在控制工程实践中,PI控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。 3、定值调节系统,在定值调节系统中被调参数的给定值是恒定不变的。例如在恒温、恒湿的控制系统中,温度的给定值是相对恒定的。随动调节系统,在随动调节系统中,被调参数的给定值是某一位置变量的函数,而这个变量的变化规律是随机的事前不可知的。4、P控制和PI控制两者的响应速度基本相同,因为这两种控制的比例系数不同,因此系统稳定的输出值不同。PI控制的超调量比P控制的要小,PID控制比P控制和PI控制的响应速度快,但是超调量要大些。5、当,Kp增大时,系统响应速度加快,幅值增高。当,Kp达到一定值后,系统将会不稳定。当Td增大时,系统的响应速度加快,响应峰值提高 6、P 、 I 、 D 参数的预置是相辅相成的,运行现场应根据实际情况进行如下细调:被控物理量在目标值附近振荡,首先加大积分时
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