进程操纵系统设计

1、进程操纵系统设计仿真实验报告实验名称：单回路操纵系统PID操纵器仿真实验姓名：罗一弘学号：班级：2020034一、实验目的1 .熟悉简单操纵系统响应曲线法和临界比例度法整定PID参数进程。2 .把握采纳Matlab仿真工具进行PID参数整定的方式和进程。3 .把握PID操纵器中不同参数对操纵系统性能的阻碍。二、实验步骤（一）、响应曲线法求PI和PID操纵器的参数一、PI操纵参数G（s）=Y上T（）s+16s+1Po=x100%=12.5%k。二、PID操纵参数Ti=2 r() =6sTd= r0 =p=-=%ToP°国自口后/电Q阳|Normal三,型圈函笏!电麟回口O tC,odc

2、To Workspace1图1-系统simulink模型（二）、稳固边界法求PI和PID操纵器的参数一、PI操纵参数第一取Ti=8,Td=0,依照广义对象特性选择一个较大的P值，待系统运行平稳后，慢慢减小P,直至系统显现等幅震荡（图2）。图2-系统等幅震荡曲线 由结果记录下Pm=,T m= oP=% Ti=2、PID操纵参数P=%Ti=Td= Trn=（三）、实际微分算法实现PID操纵采纳体会法进行参数整定，并利用实际微分算法（图3）图3-采纳实际微分算法的系统模型1、先置Ti=*Td=O,不断调剂Kp,使过渡进程达到4:1至10:1的衰减比。二、将取得的Kp缩小10%-20%,山大至小慢慢增

3、加，直至取得衰减比为4:1至10:1的进程。3、将Kp增大10%-20%,适当缩短后，慢慢伐剂Td的值，直至取得中意的过渡进程。三、实验记录（一）、响应曲线法下PI和PID操纵结果一、PI操纵下的系统响应曲线（图4）图4-响应曲线法下PI操纵曲线2、PID操纵下的系统响应曲线（图5）图5-响应曲线法下PID操纵曲线（二）、稳固边界法下PI和PID操纵结果一、PI操纵下的系统响应曲线（图6）图6-稳固边界法下PI操纵曲线2、PID操纵下的系统响应曲线（图7）图7-稳固边界法下PID操纵曲线（三）、实际微分算法实现PID操纵一、由响应曲线法与稳固边界法可得Kp的大致范围，再通过重复实验可得Kp=-

4、=,即P=%。现在衰减比为:1,符合要求（图8）。P图8-比例作用调剂二、将Kp减小后重复调剂Ti，现在系统衰减比为:1,Kp=l=,Ti=（图9）。图9-积分作用调剂3、适当增大Kp,缩短Ti后重复调剂Td,现在衰减比为:1,七="=，Ti=,Td=（图10）O图10-微分作用调剂四、结果分析（一）、响应曲线法一、PI操纵下超调量为,调剂时刻为，最大动态误差为，衰减比无穷大。二、PID操纵下超调量为,调剂时刻为，最大动态误差为，衰减比为：1。由此可见PID操纵系统较PI操纵缩短了调剂时刻，但增大了最大动态误差。（二）、稳固边界法一、PI操纵下超调量为%,调剂时刻为20s,最大动态误

5、差为，衰减比为：1。二、PID操纵下超调量为,调剂时刻为，最大动态误差为，衰减比为响应曲线法较稳固边界法有更小的动态误差量，整定后的系统性能更好。（三）、体会法体会法整定后超调量为,调剂时刻为，最大动态误差为，衰减比为:建系统性能优于响应曲线法与稳态边界法整定后的系统。五、试探题1 .响应曲线法整定的PI参数和PID参数中比例带、积分时刻有何转变，什么缘故？答：与PI相较，PID参数中的P与Ti均有必然程度的减小，缘故是PID操纵中引入了微分调剂，其能够改善动态性能，加速响应。对PI操纵带来的误差有必然改善，因此在加入微分作用后可适当加大比例操纵与积分操纵。2 .临界比例度法适用于何种场合的P

6、ID参数整定，在什么情形下不适合？答：稳固边界法适用于一样的流量、压力、液位和温度操纵系统，但不适用于比例度专门小的进程，如操纵通道时刻常数专门大，临界比例度很小，调剂阀易游移于全开或全闭位置；工艺约束条件严格，不许诺生产进程被控参数作长时刻的等幅震荡。3 .在PID中采纳实际微分和理想微分对操纵曲线成效有何阻碍，什么缘故？实际系统中一样应采纳哪一种微分操纵算法？答：与理想微分相较，实际微分的超调量与调剂时刻均小于理想微分（图11）,整定后的系统性能更好。这是由于理想微分的输出信号持续时刻太短，往往不能有效推动阀门。在实际系统中一样加以惯性延迟，即实际微分。4 .依照自己的学习和领会，归纳实际

7、生产进程中如何整定PID参数，注意些什么？答：第一应依如实际生产进程的系统特性选定调剂规律。然后依照工程整定方式计算PID参数。再对取得的参数进行系统仿真，依照仿真结果适度调整PID参数，最终取得适合的参数。图11-实际微分和理想微分比较六、心得体会这次实验是我第一次对PID操纵进行较为深切的实验比较，此前自动操纵原理实验中尽管频繁利用PID操纵，但那并非代表对PID操纵有了足够了解。而本实验给了我机遇，通过matlab仿真明白得PID各参数是如何阻碍系统性能的。实验中利用了三种工程整定方式，响应曲线法、稳固边界法与体会法，三种方式各有优缺点，依如实际工程环境选用以取得最好的系统。PID操纵中各操纵规律均对系统起着调剂作用，P（比例操纵）加速响应速度;1（积分作用）排除稳态误差；D（微分作用）改善动态性能。在参数整定中需要依