計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì)--pid控制算法的matlab仿真研究-文庫(kù)吧
2025-05-15 14:16 本頁(yè)面
【正文】 = TD = Ts = 通過(guò)仿真可得 ： Kk = ， Tk = ，故可得： KP = ， TI = ， TD = ， Ts = KI = KpTI= KD = KpTD = 按此組控制參數(shù)得到的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線如圖 3所示。 圖 3 程序： plot(tout,yout) grid on 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4由響應(yīng)曲線可知，此時(shí)系統(tǒng)雖然穩(wěn)定，但是暫態(tài)性能較差，超調(diào)量過(guò)大，且響應(yīng)曲線不平滑。根據(jù)以下原則對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整以改善系統(tǒng)的暫態(tài)過(guò)程： 1) 通過(guò)減小采樣周期，使響應(yīng)曲線平滑。 2) 減小采樣周期后，通過(guò)增大積分時(shí)間常數(shù)來(lái)保證系統(tǒng)穩(wěn)定。 3) 減小比例系數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)，以減小系統(tǒng)的超調(diào)。 改變控制器參數(shù)后得到系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線如圖 4所示，系統(tǒng)的暫態(tài)性能得到明顯改善。 圖 4 程序： plot(tout,yout) grid on 最終，選擇采樣周期為 Ts = 1， PID控制器的控制參數(shù)為： Kp = ， KI = ， KD = 3 此時(shí)，系統(tǒng)的超調(diào)量為 Mp = %，上升時(shí)間為 tr = 135，調(diào)整時(shí)間為 ts = 445。穩(wěn)態(tài)誤差為 ess = 0。 （ 2） 改變對(duì)象模型參數(shù) 實(shí)際中，由于建模誤差以及被控對(duì)象的參數(shù)變化，都會(huì)使得被控對(duì)象傳遞函數(shù)參數(shù)不準(zhǔn)確。一個(gè)性能優(yōu)良的控制器應(yīng)該在系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)依然具有良好的控制性能，既具有較強(qiáng)的魯棒性。 PID控制器的魯棒性強(qiáng)弱是由控制器參數(shù)確定后系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度決定的。下面通過(guò)仿真分析被控對(duì)象參數(shù)變化時(shí) PID控制器的控制效果。 i. 當(dāng)被控對(duì)象的比例系數(shù)增大 5%時(shí)，系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖 5 所示，此時(shí)系統(tǒng)的個(gè)暫態(tài)性能指標(biāo)為： Mp = %， tr = 129， ts = 410 圖 5 程序： plot(tout,yout) grid on hold on plot(tout,yout,39。r39。) 相對(duì)參數(shù)未變時(shí)單位階躍響應(yīng)而言，系統(tǒng)的超調(diào)量增大，上升時(shí)間和調(diào)整時(shí)間都減小，但是，各性能指標(biāo)的變化量都比較小。這是因?yàn)椋豢貙?duì)象的比例系數(shù)增大使得系統(tǒng)的開環(huán)增益變大，故而系統(tǒng)響應(yīng)的快速性得到提高，但超調(diào)量也隨之增大。從被控對(duì)象的比例系數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)可知，當(dāng)被控對(duì)象的比例系數(shù)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì) PID控制器的控制效果不會(huì)產(chǎn)生太大影響。 ii. 當(dāng)被控對(duì)象的慣性時(shí)間常數(shù)增大 5%時(shí)，系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖 5所示，此時(shí)系統(tǒng)的個(gè)暫態(tài)性能指標(biāo)為： Mp = %， tr = 175， ts = 475 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 100000 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4 圖 6 程序： plot(tout,yout) grid on hold on plot(tout,yout,39。r39。) 相對(duì)參數(shù)未變時(shí)單位階躍響應(yīng)而言，被控對(duì)象的慣性時(shí)間常數(shù)增大使得系統(tǒng)的響應(yīng)速度變慢，故而，使得系統(tǒng)的超調(diào)量減小，上升時(shí)間和調(diào)整時(shí)間都增大。又各性能指標(biāo)的變化量都比較小，故可知，當(dāng)被控對(duì)象的慣性時(shí)間常數(shù)在一
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