【正文】 期望主導(dǎo)極點處的穩(wěn)態(tài)增益得到加大。 根軌跡法校正的基本思路為借助根軌跡曲線進行校正。 （ 2） PI 控制器消除或減小系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差 ， 改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。hold off 圖 410 在 Kp=50 的情況下 Ki 分別為 60、 80 的情況 由圖可看出，在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差信號的積分成正比關(guān)系。 38 hold on for ki=z subplot(2,2,i)。 i=i+1。現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。它是根據(jù)被控過程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。 比例積分微分 (PID)控制 具有比例 +積分 +微分控制規(guī)律 的控制稱為比例積分微分控制，即 PID 控制，PID 控制的傳遞函數(shù)為： 33 其中， Kp 為比例系數(shù) ， Ti 為微分時間常數(shù) ， 為微分時間常數(shù) ， 三者都是可調(diào)的參數(shù) 。 總體方案設(shè)計 圖 43 閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 將控制器分別設(shè)計成 P、 PI、 PID 三種控制器，并比較觀察其各自特點。所以，引起振鈴現(xiàn)象的極點為 ： 依 據(jù) 大 林 消 除 振 鈴 現(xiàn) 象 的 方 法 ， 應(yīng) 去 掉 分 母 中 的 因 子，即令 z=1，代入上式即可。 當(dāng)被控對象為純滯后一階慣性環(huán)節(jié)是，數(shù)字控制器 D(z)為： 由此可以得到振鈴幅度為： 24 于是，如果選擇 ，則 ，無振鈴現(xiàn)象；如果選擇 ，則有振鈴現(xiàn)象。 要求： 用大林算法設(shè)計數(shù)字控制器 D(z)； 在 Simulink 仿真環(huán)境畫出仿真框圖及得出仿真結(jié)果，畫出數(shù)字控制； 繪制并分析數(shù)字控制器的振鈴現(xiàn)象； 對振鈴現(xiàn)象進行消除； 得出仿真結(jié)果并進行仿真分析； 程序清單及簡要說明； 22 撰寫 設(shè)計報告（列出參考文獻，以及仿真結(jié)果及分析）。 PID 控制的結(jié)構(gòu)比較簡單，但三個系數(shù)有著比較明顯的意義：比例控制其直接響應(yīng)與當(dāng)前的 誤差信號，一旦發(fā)生誤差信號，則控制其立即發(fā)生作用以減少偏差， Kp 的值增大則偏差將減小，然而這不是絕對的，考慮根軌跡分析， Kp 無限增大會使閉環(huán)系統(tǒng)不穩(wěn)定。主要改善系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能。 課程的 詳細(xì)設(shè)計 模擬 PID 控制器的設(shè)計 假設(shè) PID 控制器的傳遞函數(shù)為： 閉環(huán)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為： 希望的閉環(huán)極點為 300， 300， 30+j30， 30j30，得到的期望特征方程為： 兩極點方程對應(yīng)項系數(shù)相等，可解得： 設(shè)計框圖 7 圖 24 Simulink 設(shè)計框圖 封裝 PID 模塊的控制圖如圖 25 所示 圖 25 封裝 PID 模塊的控制圖 系統(tǒng)仿真 期望的系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置如圖 26 所示： 8 圖 26 期望的系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置 仿真結(jié)果如圖 27 所示： 圖 27 仿真結(jié)果 超調(diào)量為： % 上升時間： 調(diào)節(jié)時間： 9 數(shù)字 PID 控制器的設(shè)計 位置式 PID 控制算法： 兩式相減 ， 得 ： 式中 — 積分系數(shù) ； — 微分系數(shù)。 5 （ 2）必須滿足采樣定理的要求，對于隨動系統(tǒng) ， 為系統(tǒng)的開環(huán)截止頻率。 (2) 對穩(wěn)態(tài)性能的影響 加大比例控制系數(shù) Kp，在系統(tǒng)穩(wěn)定的情況下，可以減小穩(wěn)態(tài)誤差提高控制精度，卻不能完全消 除穩(wěn)態(tài)誤差。 選題及小組分工 選題 選題：第一題：數(shù)字 PID 閉環(huán)直流電機調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真實現(xiàn) 第三 題： 大林算法計算機控制系統(tǒng) 第四題：二階彈簧 — 阻尼系統(tǒng)的 PID 控制器設(shè)計及其參數(shù)整定 第五題：二階系統(tǒng)串聯(lián)校正裝置的設(shè)計與分析 第六題 ： 單級倒立擺的最優(yōu)控制器設(shè)計 分工 分工 ： 組長 10212020 負(fù)責(zé)第一 、六 題 ； 組員 10212020 負(fù)責(zé)第 三、 四題； 10212020 負(fù)責(zé)第五 題。 計算機控制仿真課程設(shè)計 姓名 學(xué)院 自動化學(xué)院 專業(yè) 自動化專業(yè) 班級 學(xué)號 10212020（ 03） 10212020（ 09） 10212020（ 12） 指導(dǎo)教師 2020 年 7 月 目錄 一、 引言 ........................................................................................................................ 1 課程設(shè)計簡介 ...................................................................................................... 1 選題及小組分工 ................................................................................................... 1 二、數(shù)字 PID 閉環(huán)直流電機調(diào)速控制系統(tǒng)的設(shè)計和仿真實現(xiàn) ............................................ 2 課程設(shè)計的基本理論知識 ..................................................................................... 2 數(shù)字 PID 的控制算 法 ............................................................................... 2 PID 調(diào)節(jié)器參數(shù)對控制性能的影響 ........................................................... 4 采樣時間 T 的選擇 ................................................................................... 4 課程設(shè)計的設(shè)計要求 ........................................................................................... 5 課程設(shè)計的總體方案設(shè)計 .................................................................................... 6 課程的詳細(xì)設(shè)計 .................................................................................................. 6 模擬 PID 控制器的設(shè)計 ............................................................................. 6 數(shù)字 PID 控制器的設(shè)計 ............................................................................ 9 仿真結(jié)果分析 ........................................................................................ 12 調(diào)試 Simulink 仿真 ............................................................................................. 12 當(dāng) Kp 變化時 ........................................................................................... 12 當(dāng) Ti 變化，即 Ki 變化時 ....................................................................... 14 當(dāng) Td 變化，即 Kd 變化時 ..................................................................... 18 設(shè)計總結(jié) ........................................................................................................... 21 三、大林算法計算機控制系統(tǒng)設(shè)計及仿真實現(xiàn) ................................................................ 21 設(shè)計要求 .......................................................................................................... 21 總體方案設(shè)計 ................................................................................................... 22 基本理論知識 ................................................................................................... 22 詳細(xì)設(shè)計 .......................................................................................................... 25 調(diào)試 Simulink 仿真 ............................................................................................ 26 四、二階 彈簧 — 阻尼系統(tǒng)的 PID 控制器設(shè)計及其參數(shù)整定 .............................................. 30 設(shè)計要求 .......................................................................................................... 30 總體方案設(shè)計 .............................................