实验一-PID算法实验报告

实验一数字PID算法实验1.实验目的〔1〕理解数字PID算法的根本原理。〔2〕掌握数字PID算法的设计过程。2.实验仪器〔1〕MATLAB6.5软件一套〔2〕个人PC机一台3.实验原理在实际工业控制中，大多数被控对象通常有储能元件存在，这就造成系统对输入作用的响应有一定的惯性；另外，在能量和信息的传输过程中，由于管道和传输等原因会引入一些时间上的滞后，往往会导致系统的响应变差，甚至不稳定。因此，为了改善系统的调节品质，通常在系统中引入偏差的比例调节，以保证系统的快速性；引入偏差的积分调节以提高控制精度；引入偏差的微分调节来消除系统惯性的影响，这就形成了按偏差PID调节的系统，该控制系统如图1所示：图1模拟PID控制系统模拟PID控制器的微分方程为：比例系数：积分时间常数：微分时间常数将〔1〕式取拉氏变换：整理后得PID控制器传递函数为其中为积分系数为微分系数当采样周期T足够小时，令整理后得，位置式算法其中-------积分系数--------微分系数离散PID控制系统如图2所示：图2离散PID控制系统被控对象传递函数；采样周期为0.5S，借助MATLAB仿真软件，在给定被控对象和单位阶跃输入的条件下，编写基于MATLAB语言的PID算法软件，画出PID算法控制器输出响应图和离散PID控制系统输出响应图，调节参数，记录PID算法控制器输出响应图和离散PID控制系统输出响应图四、实验步骤2.采样周期为0.5S，依据给定的被控对象，借助MATLAB仿真软件，构造被控对象的传递函数模型，构造被控对象的离散化模型，构造被控对象离散化模型的分子、分母系数。3.调用PID算法函数，实现离散PID控制系统的PID控制算法，在阶跃信号作用下，绘制PID控制器输出响应曲线图和离散PID控制系统输出响应曲线图五.实验报告内容1.在理论分析的根底上，给出PID控制算法的详细设计步骤。2.根据给定的被控对象和PID算法函数，借助MATLAB仿真软件，编程实现基于该控制系统的PID控制算法，画出该控制系统PID算法控制器输出响应曲线图和离散PID控制系统输出响应曲线图。3.对照实验图形，分析影响该控制系统的稳定性因素，调节参数，记录两组PID算法控制器输出响应曲线图和离散PID控制系统输出响应曲线图。functiony=pid(num1,den1,num,den,ts,Kp,Ki,Kd)%PIDPIDcalculateforcertainsystem%num1被控对象离散模型dsys1的分子系数%den1被控对象离散模型dsys1的分母系数%num获取PID算法控制器dsys传递函数的分子系数%den获取PID算法控制器dsys传递函数的分母系数%ts采样周期%dalin(num1,den1,num,den,ts,Kp,Ki,Kd)绘制PID算法控制器控制输出响应U〔k〕>>num=[1];>>den=[0.4,1]den=>>y=tf(num,den,'inputdelay',0.76)Transferfunction:1exp(-0.76*s)*---------0.4s+1>>a=c2d(y,0.5,'zoh')Transferfunction:z^(-1)*-----------------z^2-0.2865z>>[num,den]=tfd