pid控制參數(shù)調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)性能的影響-wenkub
2022-09-02 01:09:09 本頁(yè)面
【正文】 0時(shí)，進(jìn)行積分調(diào)節(jié)會(huì)使超調(diào)增加巨大，無(wú)限振蕩，系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此對(duì)于原系統(tǒng)型數(shù)不為0時(shí)，不應(yīng)該進(jìn)行積分調(diào)節(jié)。但加入積分控制后，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)值接近于1，顯然積分控制有利于消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高穩(wěn)態(tài)性能。所以單一的微分控制器不宜與被控對(duì)象串聯(lián)起來(lái)單獨(dú)使用。由圖可知，當(dāng)比例控制系數(shù)大致KP101時(shí)，系統(tǒng)的根軌跡將延伸到S 平面的右側(cè)，系統(tǒng)變得不穩(wěn)定,所以增大比例控制系數(shù)KP將會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，因此單純使用比例環(huán)節(jié)有一定的局限性。 比例（P）控制對(duì)系統(tǒng)的影響我們對(duì)系統(tǒng) 調(diào)節(jié)不同的比例系數(shù)進(jìn)行比例環(huán)節(jié)控制，則系統(tǒng) 取 =1，5，10，15，20和25，系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)如圖2（a）所示。圖1 PID控制系統(tǒng)框圖 系統(tǒng)穩(wěn)定性判據(jù)根軌跡法是分析和設(shè)計(jì)線性定?？刂葡到y(tǒng)的圖解方法，它是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)某一參數(shù)不斷變化時(shí)，閉環(huán)系統(tǒng)特征方程根在S平面上變化的軌跡。本文對(duì)不同的受控系統(tǒng)改變PID調(diào)節(jié)的各參數(shù)，采用單位階躍響應(yīng)分析法和根軌跡法對(duì)PID控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，旨在對(duì)PID調(diào)節(jié)進(jìn)行更加深入細(xì)致研究。2. PID控制原理仿真分析PID 是基于反饋理論的調(diào)節(jié)方式，通過(guò)對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算，再對(duì)結(jié)果進(jìn)行適當(dāng)處理，從而對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，其主要結(jié)構(gòu)如圖1 所示。當(dāng)開(kāi)環(huán)增益或其他參數(shù)改變時(shí)，其全部數(shù)值對(duì)應(yīng)的閉環(huán)節(jié)點(diǎn)全部可在根軌跡圖上確定。從圖中可以看出，隨著比例控制系數(shù)不斷增大，穩(wěn)定下來(lái)的值接近1，即穩(wěn)態(tài)的誤差越來(lái)越小。圖2（a）不同比例系數(shù)下的系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)圖圖2（b）系統(tǒng)根軌跡圖 微分（D）控制對(duì)系統(tǒng)的影響依然選取系統(tǒng)進(jìn)行不同程度的微分控制，則調(diào)節(jié)后系統(tǒng) 分別令為1，5，10，15，作出系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，和調(diào)節(jié)后系統(tǒng)根軌跡圖，分別如圖3(a),(b)所示。由圖3(b)可以知道增加微分環(huán)節(jié)后根軌跡全部在S左半平面，系統(tǒng)穩(wěn)定。此外，我們選取不同的積分系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，由圖4(b)可知，積分系數(shù)會(huì)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性產(chǎn)生影響，積分系數(shù)KI越小，系統(tǒng)響應(yīng)速度越快，但KI過(guò)小會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生很大的超調(diào)，不利于系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性。
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