pid控制器參數(shù)整定設(shè)計(jì)方案(存儲(chǔ)版)
【正文】 還有助于過(guò)濾掉實(shí)測(cè)溫度信號(hào)中的噪音。 PID 控制器的工作原理PID 校正裝置（又稱 PID 控制器或 PID 調(diào)節(jié)器）是一種有源校正裝置，它是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，在工業(yè)過(guò)程控制中有著最廣泛的應(yīng)用，其實(shí)現(xiàn)方式有電氣式、氣動(dòng)式和液力式。tau1=80。?表 ZN 第一法的參數(shù)表控制器的類型 Kp Ti TdP T?∞ 0PI ?0 PID ? 2τ 方案論證方法一臨界比例法簡(jiǎn)單并且是閉環(huán)，使用起來(lái)比第二種方案范圍要大點(diǎn)。 方案設(shè)計(jì)方案一： 這種方案是先假設(shè) Ti 為無(wú)窮大，Td=0，即只有比例控制 Kp。具體的做法是：將比例系數(shù) Kp 值由零逐漸增大到系統(tǒng)的輸出首次呈現(xiàn)持續(xù)的等幅振蕩，此時(shí)對(duì)應(yīng)的 Kp 值為臨界增益，用 Kc 表示，并記下振蕩的周期 Tc，對(duì)于這種情況，齊格勒和尼可爾斯提出公式，以確定相應(yīng) PID 控制器的參數(shù) Kp、Ti、和 Td 的值。第二種響應(yīng)曲線法有一個(gè)缺點(diǎn)就是必須要 S 型的響應(yīng)曲線，并且第二種方案是開環(huán)的，容易受到干擾，使得 PID 控制不準(zhǔn)確。[np,dp]=pade(tau1,2)。與無(wú)源校正裝置相比，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)易于整定、應(yīng)用面廣等特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的控制對(duì)象可以有精確模型，并可以是黑箱或灰箱系統(tǒng)。微分增益使驅(qū)動(dòng)依賴于實(shí)測(cè)溫度的變化率，正確運(yùn)用微分增益能縮短響應(yīng)定位點(diǎn)改變或其它干擾所需的穩(wěn)定時(shí)間。增大比例 P 將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，其作用是放大誤差的幅值，它能快速影響系統(tǒng)的控制輸出值，但僅靠比例系數(shù)的作用，系統(tǒng)不能很好地穩(wěn)定在一個(gè)理想的數(shù)值，其結(jié)果是雖較能有效地克服擾動(dòng)的景響，但有穩(wěn)態(tài)誤差出現(xiàn)，過(guò)大的比例系數(shù)還會(huì)使系數(shù)出現(xiàn)較大的超調(diào)并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變差。 設(shè)定校正系統(tǒng)的參數(shù) 確定 Kp根據(jù)方案一的要求，先確定 Kp。gp=tf(np,dp)。gp=tf(np,dp)。gp=tf(np,dp)。圖 K= ＝ 時(shí)，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線圖1Ti在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，需要增加的是“微分項(xiàng)” ，它能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，這樣，具有比例+微分的控制器，就能夠提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重超調(diào)?！? 當(dāng)前流行的 MATLAB 包(Toolbox). MATLAB 的符號(hào)計(jì)算,可視化建模仿真,包,控制工具包,信號(hào)處理工具包,通信工具包等都屬于此類。為今后的學(xué)習(xí)打下了好的基礎(chǔ)。通過(guò)使用 matlab 的軟件工具對(duì) P,I 和 D 控制器做出仿真，然后對(duì)系統(tǒng)的性能進(jìn)行分析，針對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不符合要求的現(xiàn)象進(jìn)行 PID 校正。這些都提高了我對(duì)于自動(dòng)控制的愛(ài)好與興趣。 197 總結(jié)體會(huì)通過(guò)這次控制系統(tǒng) PID 調(diào)節(jié)器參數(shù)整定設(shè)計(jì)，我了解了 PID 調(diào)節(jié)的好處。除具備卓越的數(shù)值計(jì)算能力外，它還提供了專業(yè)水平的符號(hào)計(jì)算，文字處理，可視化建模仿真和實(shí)時(shí)控制等功能。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一 14步減小，直到等于零。tau1=80。tau1=80。tau1=80。微分項(xiàng)能預(yù)測(cè)誤差變化的趨勢(shì)，從面做到提前使抑制誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從面避免了被害人控量的嚴(yán)重超調(diào)，改善了系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。若系統(tǒng)模塊未知或不準(zhǔn)確，則可后述方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。積分增益求出錯(cuò)誤信號(hào)的積分，并將錯(cuò)誤減低到接近零的水平。這是就需要運(yùn)用校正電路來(lái)彌補(bǔ)這些差別的存在。g2=tf(,[10 1])。具有 S 形階躍響應(yīng)曲線的對(duì)象，其 PID 控制器的傳遞函數(shù)為： 1()TisKpd?這種 PID 控制器有一個(gè)極點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，二個(gè)零點(diǎn)都在 S=－ 處。于是就有了下面兩種方案。其傳遞函數(shù)也是一個(gè)極點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)，兩個(gè)零點(diǎn)均位于 處。 方案選擇 通過(guò)分析題目和課程設(shè)計(jì)要求，我認(rèn)為選擇第一種方案更為簡(jiǎn)單和準(zhǔn)確，因?yàn)榈诙N方案的要求（S 型曲線）題目可能不能達(dá)到。gp=tf(np,dp)。圖 為它的控制結(jié)構(gòu)框圖，典型 PID 為滯后－超前校正裝置。然而，在許多情況下，比例積分（PI:ProportionalIntegral，沒(méi)有微分增益）控制策略也可以產(chǎn)生滿足要求的結(jié)果，而且通常要比完全的 PID 控制器更容易調(diào)整到穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，并獲得符合要求的穩(wěn)定時(shí)間。 I 控制器圖 I 控制器的連接圖在 ＝ 時(shí)，運(yùn)行此 P 控制器得的仿真波形圖如下：1Ti 8圖 I 控制器得的仿真波形圖 I 控制器的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)時(shí)間較大，無(wú)殘差。去掉 PID 的積分項(xiàng)和微分項(xiàng)，一般是令 Ti=0、Td=0，使 PID 為純比例調(diào)節(jié)。g=g1*gp*2。g=g1*gp*。g=g1*gp**(1+*g3)。所以對(duì)有滯后的被控對(duì)象不僅是 PI 控制，更需要引入微分控制，使系統(tǒng)性能更完善，這就是 PID 控制了?！? 開放性使 MATLAB ,所有 MATLAB 主包文件和各種工具包都是可讀可修改的文件,通過(guò)對(duì)源程序的修改或加入自己編寫程序構(gòu)造新的專用工具包。同時(shí)我了解了 ZN 的兩種方法，并且能進(jìn)行靈活運(yùn)用。用 Z——N 法的兩種方法選擇合適的校正方法后再對(duì)校正的參數(shù)等進(jìn)行設(shè)置，使系統(tǒng)能同時(shí)滿足動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)的要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我自己充分的認(rèn)識(shí)到了自己對(duì)于電路的學(xué)習(xí)還任重而道遠(yuǎn)，還有相當(dāng)多的東西需要去學(xué)習(xí)與摸索，把以前沒(méi)有弄懂的問(wèn)題弄懂了，把掌握了的知識(shí)加深了印象，對(duì)一些常用器件的使用也更加的了解了，另外對(duì)于控制系統(tǒng)必不可少的軟件 matlab 也有了更深的了解，特別是對(duì)于 Sinmulink 的使用更加的熟練了。 指標(biāo)參數(shù)（1）調(diào)整時(shí)間 t=450 s（2）較小的超調(diào)量 約為 %（3）靜態(tài)誤差為零 系統(tǒng)指標(biāo)參數(shù)分析校正后的電路圖為圖 所示圖 校正后帶 PID 控制器的電路圖 校正后系統(tǒng)的性能指標(biāo)較原系統(tǒng)有了顯著改善。4 軟件介紹MATLAB 是這次設(shè)計(jì)中所用的軟件，下來(lái)我們來(lái)了解下它的概況MATLAB 是矩陣實(shí)驗(yàn)室（Matrix Laboratory）之意。積分項(xiàng)對(duì)誤差取
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