二階系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)特性的實(shí)驗(yàn)研究論文(存儲版)
【正文】 title(39。)。figure(3)。我們得出：PID 控制時(shí)，固定一控制零點(diǎn),使另一零點(diǎn)分別位于極點(diǎn)的左，中，右時(shí)，當(dāng)零點(diǎn)在控制極點(diǎn)的左邊時(shí)，隨著 kd 的增加，超調(diào)量減小，穩(wěn)態(tài)時(shí)間減?。?當(dāng)零點(diǎn) B 在控制極點(diǎn)的中間時(shí)，隨著 kd 的增加，超調(diào)量減小，穩(wěn)態(tài)時(shí)間減??；當(dāng)零點(diǎn)在控制極點(diǎn)的右邊（不在坐標(biāo)軸右邊）時(shí)，隨著 kd 的增加，超調(diào)量不變，穩(wěn)態(tài)時(shí)間減小比例積分微分（PID）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)Kp、KI、KD使得由控制器引入的兩個(gè)開環(huán)零點(diǎn)處于：復(fù)平面上：分別固定兩個(gè)共軛開環(huán)零點(diǎn)的實(shí)部（或虛部），讓虛部（或?qū)嵅浚┨幱谌齻€(gè)不同位置，我們得出：PID 控制時(shí)，假設(shè)新增零點(diǎn)在復(fù)平面上時(shí)，當(dāng)實(shí)部固定不變時(shí)，隨著虛部的增加，超調(diào)量增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)間增加；當(dāng)虛部固定時(shí)，隨著實(shí)部的增加， 超調(diào)量增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)間減小到最小值時(shí)又增加。比例作用是即時(shí) 的、快速的，而積分作用是緩慢的、漸變的。而且當(dāng)偏差的變化速度很慢時(shí)，輸入信號即使經(jīng)過時(shí)間的積累達(dá)到很 大的值，微分調(diào)節(jié)器的作用也不明顯。在實(shí)際 PID 控制器中，微分環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)都具有飽和特性。這 種控制作用稱為理想微分控制作用。當(dāng)輸入偏差是一幅值為 A 的階躍變化時(shí)，比例積分控制器的輸出是比例和積分兩部分之和.。hold on。k339。title(39。figure(2)。figure(3)。39。187。177。)。rlocus(p,q)kp = rlocfind(p,q)k2=rlocfind(p,q)k3=rlocfind(p,q)ki=10*kp。232。figure(3)。217。39。subplot(3,1,2)。199。225。figure(3)。185。216。162。39。gtext(39。gtext(39。gtext(39。比例積分微分（PID）控制，Gc(s)=Kp+Ki/s+Kd*s，設(shè)計(jì)參數(shù)Kp、KI、KD使得由控制器引入的兩個(gè)開環(huán)零點(diǎn)分別處于實(shí)軸或者復(fù)平面上：開環(huán)傳遞函數(shù)為：(s^2+Kp*s+Ki)/[s(s+2)(S+3)],為了簡化運(yùn)算令KD=1(1)、引入的兩個(gè)開環(huán)零點(diǎn)分別處于實(shí)軸上：K1另一個(gè)開環(huán)零點(diǎn)在被控對象兩個(gè)開環(huán)極點(diǎn)的左側(cè)K2另一個(gè)開環(huán)零點(diǎn)在被控對象兩個(gè)開環(huán)極點(diǎn)的右側(cè)K3另一個(gè)開環(huán)零點(diǎn)在被控對象的兩個(gè)極點(diǎn)的中間clc。figure(3)。)。title(39。title(39。y=feedback(sys,1)subplot(3,1,1)step(y)。191。177。)。hold on。kp339。title(39。figure(2)。subplot(3,1,1)。figure(2)。)。gtext(39。kp339。subplot(3,1,3)step(y3)。subplot(3,1,2)。sys2=tf(conv(1,[kd2 k2]),q)。hold on。kd=1*kp39。206。gtext(39。kd2=1*k2。39。title(39。232。sys3=tf(conv(1,[k3 ki3]),q)。199。196。sys2=tf(conv(1,[k2 ki2]),q)。185。225。figure(2)。)。193。199。185。k339。subplot(3,1,3)step(y3)。subplot(3,1,2)。y2=feedback(sys2,1)。figure(3)。)。253。39。gtext(39。gtext(39。gtext(39。39。title(39。232。sys3=tf(conv(1,[k3 ki3]),q)。199。196。sys2=tf(conv(1,[k2 ki2]),q)。185。225。figure(2)。)。193。199。185。hold on。臨界阻尼39。title(39。y2=feedback(sys2,1)figure(2)。figure(3)。)。gtext(39。分別繪制三種情況下的根軌跡圖，在根軌跡圖上確定主導(dǎo)極點(diǎn)及控制器的相應(yīng)參數(shù)；通過繪制對應(yīng)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，確定三種情況下系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)Kp、KI和KD的變化情況。總結(jié)比例（P）控制的規(guī)律。在此基礎(chǔ)上總結(jié)在一定控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求下，根據(jù)系統(tǒng)根軌跡圖、頻率響應(yīng)圖選擇PID控制規(guī)律和參數(shù)的規(guī)則。實(shí)驗(yàn)任務(wù)：自行選擇被控對象模型及參數(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)程序及步驟仿真研究分別采用比例（P）、比例積分（PI）、比例微分（PD）及比例積分微分（PID）控制規(guī)律和控制參數(shù)（Kp、KI、KD）不同變化時(shí)控制系統(tǒng)根軌跡、頻率特性和時(shí)域階躍響應(yīng)的變化，總結(jié)PID控制規(guī)律及參數(shù)對系統(tǒng)特性、系統(tǒng)根軌跡、系統(tǒng)頻率特性影響的規(guī)律。三、涉及實(shí)驗(yàn)的相關(guān)情況介紹（包含實(shí)驗(yàn)軟件、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等情況）：構(gòu)建一個(gè)二階系統(tǒng)，比例（P）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)Kp使得系統(tǒng)處于過阻尼、臨界阻尼、欠阻尼三種狀態(tài)，并在根軌跡圖上選擇三種阻尼情況的Kp值，同時(shí)繪制對應(yīng)的階躍響應(yīng)曲線，確定三種情況下系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)Kp的變化情況。比例積分微分（PID）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)Kp、KI、KD使得由控制器引入的兩個(gè)開環(huán)零點(diǎn)分別處于：實(shí)軸上：固定一個(gè)開環(huán)零點(diǎn)在被控對象兩個(gè)開環(huán)極點(diǎn)的左側(cè)，使另一個(gè)開環(huán)零點(diǎn)在被控對象的兩個(gè)極點(diǎn)的左側(cè)、之間、右側(cè)（不進(jìn)入右半平面）移動。)。比例控制39。hold on。sys2=tf(conv(p,k2),q)。bode(y2)。title(39。)。gtext(39。gtext(39
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