微机课程设计

1、1. PID参数整定ZN法整定系统的开环传递函数，试采用ZN法整定法计算系统的P、PI、PID控制器的参数，并绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线。思路分析：运用Z-N法整定公式：Kp=1.2T/K，Ti=2，Td=0.5可整定出各个参数。实验调试参数：P控制器：Kp=0.25 PI控制器：Kp=0.225 Ti=600 PID控制器：Kp=0.3 Ti=396 Td=90仿真图如下：临界比例度法系统的开环传递函数，试采用临界比例度法整定法计算系统的P、PI、PID控制器的参数，并绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线。 思路分析：选择一足够短的采样周期，逐渐增大Kp直到系统出现等幅震荡，记下此时的kp

2、（=1/kp），及临界震荡周期Tk。 TiTdP2k0PI2.2k0.83Tk0PID1.8k0.5Tk0.125Tk 实验调试参数：P控制器：Kp= 15 PI控制器：Kp=13.64 Ti=2.324 PID控制器：Kp=17.65 Ti= 1.4 Td=0.35 仿真图如下：衰减曲线法系统的开环传递函数，试采用衰减曲线法整定法计算系统的P、PI、PID控制器的参数，并绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线思路分析：衰减曲线法是在系统闭环情况下，将控制器积分时间TI放在最大，微分时间TD放到最小，比例放大倍数KC设为1，然后使KC由小往大逐步改变，并且每改变一次KC值时，通过改变给定值给系统施加

3、一个阶跃干扰，同时观察过渡过程变化情况。如果衰减比小大于4：1，KC值继续增加，如果衰减比小于4：1，KC值继续减小，直到过程呈现4：1衰减如图为止。通过上述试验可以找到4：1衰减振荡时的放大倍数为Ks以及振荡周期Ts。根据下表给出的经验公式，可以算出采用不同类型控制器使过渡过程出现4：1振荡的控制器参数值。表 4：1衰减曲线法整定控制器参数经验公式控制器类型控制器参数P(KC)I(TI)/minD(TD)/minPKsPI0.83 Ks0.5TsPID1.25 Ks0.3Ts0.1Ts然后按经验公式算出控制参数后按照先比例、后积分、最后微分的程序，一次将控制器参数放好。不过在放积分、微分之前

4、应将KC放在一个比计算值稍小一些（一般小20%）的数值上，待积分、微分放好后再将KC放到计算值上。放好控制器参数之后再加一次干扰，验证一下过渡过程是否呈4：1衰减振荡。 如果不符合要求可用调试法适当调整一下KC值，直到满意为止。实验调试参数：P控制器：Kp= 4 PI控制器：Kp=5 Ti=4.05 PID控制器：Kp= 3.125 Ti= 6.75 Td=4 仿真图如下：2 串级控制研究设主控对象为，副控对象为，采用串级控制方式，选择主副对象的控制策略，整定PID控制参数，绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线，比较串级回路相对于单回路控制的优点，同时验证串级控制在抗干扰中的作用（一次干扰和二次干

5、扰的幅度值均取输入信号幅值的0.3倍）。 思路分析：在原控制回路中，增加一个或几个控制内回路，用以控制可能引起被控量变化的其他因素，从而有效地抑制了被动对象的时滞特性，提高了系统的动态响应的快速性。 PID控制器参数：主控：Kp= 0.45 Ki=0.0115 Kd=14 副控：Kp=6 Ki= 0.08 Kd=0 仿真图如下：3 前馈-反馈控制设控制回路的对象，扰动过程对象，采用前馈-反馈控制，扰动端施加30%的输入信号时系统输出的响应，比较前馈控制在抑制扰动时的特点。 思路分析：前馈-反馈控制既能发挥前馈控制对扰动的补偿作用，又能保留反馈控制对偏差的控制作用。PID调试参数：Kp=1.4

6、Ki=0.046 Kd=16仿真图如下：二）硬件调试部分1.直流电机调速系统的设计整个电机调速系统由两大部分组成，第一部分由计算机和A/D&D/A卡组成，主要完成速度采集、PID运算、产生控制电枢电压的控制电压，第二部分由传感器信号整形，控制电压功率放大等组成。电机速度控制的基本原理是：通过D/A输出-2.5v+2.5v的电压控制7812的输出，以达到控制直流电机电枢电压的目的。速度采集由一对霍尔器件完成，输出脉冲信号的间隔反应了电机的转速。选择合适的控制算法，使系统达到控制要求。2.步进电机步进电机是一种电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按

7、设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。选择合适的控制算法，使系统达到控制要求。3.电阻温度炉的温度控制系统整个炉温控制系统由两大部分组成，第一部分由计算机和A/D&D/A卡组成，主要完成温度采集、PID运算、产生控制可控硅的触发脉冲，第二部分由传感器信号放大，同步脉冲形成，以及触发脉冲放大等组成。炉温控制的基本原理是：改变可控硅的导通角即改变电热炉加热丝两端的有效电压，有效电压的可在0140V内变化。可控硅的导通角为05CH。温度传感是通过一只热敏电阻及其放大电路组成的，温度越高

8、其输出电压越小。 外部LED灯的亮灭表示可控硅的导通与闭合的占空比时间，如果炉温温度低于设定值则可控硅导通，系统加热，否则系统停止加热，炉温自然冷却到设定值。选择合适的控制算法，使系统达到控制要求。 开环响应曲线如下：四：心得体会首先，通过这次训练，我熟练了PID参数整定的三种方法（ZN整定法，临界比例度法和衰减曲线法）以及它们之间各自的优缺点，比如临界比例度法的优点是使用起来比较简便，而缺点是如果工艺方面不允许被控变量做长时间的等幅振荡，这种方法就不能应用，所以这种方法只适用于二阶以上的高阶对象，或一阶加纯滞后的对象，否则，在纯比例控制情况吓，系统将不会出现等幅振荡，因此就不能用这种方法了；衰减曲线法的优点是试验过渡过程呈现振荡的时间比较短，而且又是衰减振荡，因此易为工作人员所接受，其缺点是有时4：1衰减不太好确定，只能近似，有些对象中，由于控制过程进行得比较快，从记录曲线上读出衰减比有困难，只能采取近视的方法。其次，我还明白了P、I、D的作用