【正文】 整定 如果比例控制系統(tǒng)的靜差達不到設(shè)計要求 ,這時可以加入積分作用。 一般情況下 ,增大比例系數(shù) KP 會加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度 ,有利于減少靜差。這種情況下由于衰減太快，要測量操作周期比較困難，但可測取從施加干擾開始至第一個波峰飛升時間 Tr。 (2)根據(jù)臨界比例度δ k 和為臨界周期 Tk，按下表 計算出調(diào)節(jié)器參數(shù)整定值 : 表 臨界比例度法 PID 參數(shù)整定經(jīng)驗公式 調(diào)節(jié)規(guī)律 調(diào)節(jié)器參數(shù) 比例度 δ，單位：％ 積分時間 Ti，單位： min 微分時間 Td，單位： min P 2δ k PI δ k Tk PID δ k Tk Tk (3)將計算所得的調(diào)節(jié)器參數(shù)輸入調(diào)節(jié)器后再次運行調(diào)節(jié)系統(tǒng)，觀察過程變化情況。方法簡單 實用 ， 計算簡便且 易于 掌握， 可以解決一般的實際問題， 在工程實際中被廣泛采用。 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 １０ PID 控制參數(shù)整定 常規(guī)的 PID 調(diào)節(jié)以消除誤差和減少外擾為目的，應(yīng)用 PID 控制，必須適當?shù)卣{(diào)整比例放大系數(shù) Kp，積分時間 Ti和微分時 間 Td，使整個控制系統(tǒng)得到良好的性能。 Kp越大，系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，但將產(chǎn)生超調(diào)和振蕩，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此 Kp 值不能取的過大；如果 Kp 值較小，則會降低調(diào)節(jié)精度，使響應(yīng)速度變慢，從而延長調(diào)節(jié)時間，使系統(tǒng)動、靜態(tài)特性變壞。 自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。 積分 (I)控制 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。 簡單來說 PID 控制校正環(huán)節(jié)中積分環(huán)節(jié)的作用是用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。 其中ttmCJV D 2h 4?? ? ， C? 為系統(tǒng)有效體積彈性模數(shù) 、 tV 為液壓馬達容積 、 tJ 為工作臺質(zhì)量算到液壓馬達軸的轉(zhuǎn)動慣量 。傳遞函數(shù)分析法主要用來研究線性系統(tǒng)動態(tài)特性，它能夠很大程度上地簡化系統(tǒng)動態(tài)性能的分析過程。 (6)負載：被控對象 ,其和執(zhí)行元件的可動部分相連接所以同時運動。若是計算機，由其軟件給出指令，再由 D/A 轉(zhuǎn)換為電壓信號。 模型可分兩種即實體模型和數(shù)學(xué)模型。 整體性是指系統(tǒng)作為一個整體存在而表現(xiàn)出某項特定的功能，它是不可分割的。采用 NI 公司的 USB6008 數(shù)據(jù)采集卡 完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)輸出控制等多項功能，以 LABVIEW和 MATLAB 混合編程實現(xiàn)了良好的實時控制功能。 電液位置伺服系統(tǒng) 電液位置伺服系統(tǒng)是控制領(lǐng)域中一個重要的組成部分也是是最基本和最常用的一種液壓伺服系統(tǒng)，如機床工作臺的位置、板帶軋機的板厚、帶材跑偏控制、飛機和船舶的舵機控制、雷達和火炮控制系統(tǒng)以及振動試驗臺等。 關(guān)鍵詞： 電液伺服位置控系統(tǒng)； PID 控制器； MATLAB/SIMULINK 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 II Abstract Aiming at electrohydraulic position control servo system has the advantages of pact structure, fast response, high power weight ratio, anti interference can strong position, low and stable good etc. characteristics, first of all on the electrohydraulic position control system mathematical model, and analyze the system dynamic performance. Then through the dynamic simulation tool Simulink in MATLAB software was established electric hydraulic servo control system simulation model. Through the tracking of given different signal curve to design a excellent PID controller, the simulation results show that: the PID controller has good anti interference can position and dynamic response speed. Key words:electro hydraulic servo position control system,PID controller, MATLAB/SIMULINK 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 １ 一、 緒論 電液伺服系統(tǒng)的發(fā)展與研究現(xiàn)狀 19世紀液壓技術(shù)開始走向工業(yè)應(yīng)用，工業(yè)技術(shù)發(fā)展的需求，為液壓技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了決定性的條件。 電液伺服系統(tǒng)的特點及分類 電液伺服系統(tǒng)的研究，一直從兩個方面來展開：一是電液伺服系統(tǒng)基礎(chǔ)元件的 研究，包括伺服閥和液壓缸；二是電液伺服系統(tǒng)的控制方法與應(yīng)用技術(shù)的研究。電液伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性是衡量一套電液伺服系統(tǒng)設(shè)計及調(diào) 試水平的重要指標。 （ 3）掌握 PID控制方法的原理，針對本電液 位置 控系統(tǒng)，設(shè)計一個優(yōu)良的控制器， 具有較好的抗干擾能位置 （ 4）通過 Matlab/Simulink對系統(tǒng)進行仿真研究。 系統(tǒng)仿真是研究系統(tǒng)的一種重要手段，而系統(tǒng)模型則是仿真所要研究的直 接對象。表 為各類數(shù)學(xué)模型及數(shù)學(xué)描述。 (3)控制放大器：它將電壓信號轉(zhuǎn)換為電流信號。通過將它檢測出控制量轉(zhuǎn)換成電量再放大便能夠用于系統(tǒng)的測量、反饋。所以本章主要進行電液位置伺服系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模。有利用 PID 控制實現(xiàn)的壓力、溫度、流量、液位控制器，能實現(xiàn) PID 控制功能的可編程控制器（ PLC），還有可實現(xiàn) PID 控制的PC系統(tǒng)等等。當僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差 (Steadystate error)。積分項對誤差取決于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。 微分控制能夠預(yù)測誤差變化的趨勢，可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)的穩(wěn)定性提高。但 Ti過大，在響應(yīng)過程的初期以及系統(tǒng)在過渡過程中，會產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象，從而引起響應(yīng)過程出現(xiàn)較大的超調(diào)，使動態(tài)性能變差。 理論計算整定法。 然而，無論采用哪一種方法整定所得到的控制參數(shù)，都需要在實際運行中進行最后的調(diào)整與完善。 4： 1 衰減曲線法整定調(diào)節(jié)器參數(shù) ,在 純比例度作用下的自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在比例度逐漸減小時，出現(xiàn) 4： 1 衰減振蕩過程，此時比例度為 4： 1衰減比例度δ s，兩個相鄰?fù)虿ǚ逯g的距離為 4:1衰減操作周期 TS，如下圖所示 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 １２ 4： 1 衰減曲線法整定 PID 參數(shù)步驟如下： (1)將調(diào)節(jié)器積分時間設(shè)定為無窮大、微分時間設(shè)定為零（即 Ti＝∞， Td＝0），比例度適當取值，調(diào)節(jié)系統(tǒng)按純比例作用投入。 (2)逐漸增大比例系數(shù) KP，直到系統(tǒng)出現(xiàn)穩(wěn)定等幅振蕩，即臨界振蕩過程。增加微分系數(shù) KD 有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng) ,是超調(diào)減少 ,穩(wěn)定性增加 ,但對干擾的抑制能位 置會減弱。注意這時的超調(diào)量會比原來加大 ,應(yīng)適當?shù)慕档鸵稽c比例系數(shù) KP。 SIMULINK 特點 ： (1)框圖式建模 SIMULINK 提供了一種圖形化的建模方式，所謂圖形化建模指的是用 SIMULINK 中豐富的按功能分類的模塊庫，幫助用戶輕松地建立起動態(tài)系統(tǒng)的模型 (模型 用模塊組成的框圖表示 )。仿真的結(jié)果可以以圖形的方式顯示在類似于示波器的窗口內(nèi)，也可以將輸出結(jié)果以變量的方式保存起來，并輸入到 MATLAB 中。 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 １７ 圖 SIMULINK 庫瀏覽器 窗口的左半部分是 SIMULINK 所有的庫的名稱，第一個庫是 SIMULINK 庫，該庫為 SIMULINK 的公共模塊庫， SIMULINK 庫下面的模塊庫為專業(yè)模塊庫，服務(wù)于不同專業(yè)領(lǐng)域的，普通用戶很少用到。 (1)菜單欄：與 Windows 菜單欄類似，其中 Simulation 一項在仿真配置中很重要。 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 ２０ 比例控制器（ PI） 圖 PI 控制的 系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 由以上 PI 控制的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線跟蹤及穩(wěn)態(tài)誤差圖可知，加入 PI 校正后系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)值為 1，即穩(wěn)態(tài)誤差為零，系統(tǒng)的輸出量最終能夠無差地跟蹤設(shè)定值變化。因此， PID控制器可以使系統(tǒng)反饋回來的位置信號較快，并且準確地達到理想狀態(tài)。 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計說明書 ２７ 參考文獻 [1] belkacemi， ， ， ， Control of a Water Supply System[J]. 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