二階系統(tǒng)時域響應(yīng)特性的實(shí)驗(yàn)研究論文-資料下載頁
2025-06-18 05:14本頁面
【正文】 (2)、引入的兩個開環(huán)零點(diǎn)處于復(fù)平面上clc。p=[1 10 10]q=[1 5 6 0]figure(1)。rlocus(p,q)kp = rlocfind(p,q)k2=rlocfind(p,q)k3=rlocfind(p,q)ki=10*kp。ki2=10*k2。ki3=10*k3。kd=1。kd2=1。kd3=1。gtext(39。k139。)。gtext(39。k239。)。gtext(39。k339。)。title(39。177。200。192。253。206。162。214。187。253。214。191。216。214。198。39。)。figure(2)。sys=tf(conv(1,[kd kp ki]),q)y=feedback(sys,1)subplot(3,1,1)step(y)。title(39。k139。)。hold on。figure(3)。subplot(3,1,1)。bode(y)。title(39。k239。)。hold on。sys2=tf(conv(1,[kd2 k2 ki2]),q)y2=feedback(sys2,1)。figure(2)。subplot(3,1,2)step(y2)。title(39。k239。)。figure(3)。subplot(3,1,2)。bode(y2)。title(39。k239。)。hold on。sys3=tf(conv(1,[kd3 k3 ki3]),q)。y3=feedback(sys3,1)figure(2)。subplot(3,1,3)step(y3)。title(39。k339。)。figure(3)。subplot(3,1,3)。bode(y3)。title(39。k339。)。hold on。2．2階躍響應(yīng)（3）結(jié)論：實(shí)軸上：固定一個開環(huán)零點(diǎn)在被控對象兩個開環(huán)極點(diǎn)的左側(cè)，使另一個開環(huán)零點(diǎn)在被控對象的兩個極點(diǎn)的左側(cè)、之間、右側(cè)（不進(jìn)入右半平面）移動。我們得出：PID 控制時，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，當(dāng)零點(diǎn)在控制極點(diǎn)的左邊時，隨著 kd 的增加，超調(diào)量減小，穩(wěn)態(tài)時間減小； 當(dāng)零點(diǎn) B 在控制極點(diǎn)的中間時，隨著 kd 的增加，超調(diào)量減小，穩(wěn)態(tài)時間減小；當(dāng)零點(diǎn)在控制極點(diǎn)的右邊（不在坐標(biāo)軸右邊）時，隨著 kd 的增加，超調(diào)量不變，穩(wěn)態(tài)時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開環(huán)零點(diǎn)處于：復(fù)平面上：分別固定兩個共軛開環(huán)零點(diǎn)的實(shí)部（或虛部），讓虛部（或?qū)嵅浚┨幱谌齻€不同位置，我們得出：PID 控制時，假設(shè)新增零點(diǎn)在復(fù)平面上時，當(dāng)實(shí)部固定不變時，隨著虛部的增加，超調(diào)量增加，穩(wěn)態(tài)時間增加；當(dāng)虛部固定時，隨著實(shí)部的增加， 超調(diào)量增加，穩(wěn)態(tài)時間減小到最小值時又增加。綜上幾點(diǎn)，我們得出,PID 控制中，隨著 kp、ki、kd 的變化，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性不斷的發(fā)生變化， 只有在固定一個變量的條件下改變另外的變量進(jìn)行系統(tǒng)的控制，不能同時改變來控制系統(tǒng)，因此，PID 的控制也有其局限性，難以獲得極佳的控制效果，只能在最大的條件下獲得較為理想想控制五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)：（含建議、收獲等）比例控制器的輸出變化量與輸入偏差成正比，在時間上是沒有延滯的?；蛘哒f，比例控制器的 輸出是與輸入一一對應(yīng)的。比例放大系數(shù) Kp 是可調(diào)的。所以比例控制器實(shí)際上是一個放大系數(shù)可調(diào) 的放大器。Kp 愈大，在同樣的偏差輸入時，控制器的輸出愈大，因此比例控制作用愈強(qiáng)；反之，Kp 值愈小，表示比例控制作用愈弱。當(dāng)輸入偏差是一幅值為 A 的階躍變化時，比例積分控制器的輸出是比例和積分兩部分之和.。變化開始是一階躍變化，其值為 KpA（比例作用），然后隨時間逐漸上升（積分作用）。比例作用是即時 的、快速的，而積分作用是緩慢的、漸變的。由于比例積分控制規(guī)律是在比例控制的基礎(chǔ)上加上積分控制，所以既具有比例控制作用及時、快速的特點(diǎn)，又具有積分控制能消除余差的性能，因此是生產(chǎn)上常用的控制規(guī)律。微分控制作用的輸出大小與偏差變化的速度成正比。對于一個固定不變的偏差，不管這個偏差 有多大，微分怍用的輸出總是零，這是微分作用的特點(diǎn)。如果控制器的輸入是一階躍信號，微分控 制器的輸出在輸入變化的瞬間，輸出趨于∞。在此以后，由于輸入不再變化，輸出立即降到零。這 種控制作用稱為理想微分控制作用。由于調(diào)節(jié)器的輸出與調(diào)節(jié)器輸入信號的變化速度有關(guān)系，變化 速度越快，調(diào)節(jié)器的輸出就越大；如果輸入信號恒定不變，則微分調(diào)節(jié)器就沒有輸出，因此微分調(diào) 節(jié)器不能用來消除靜態(tài)偏差。而且當(dāng)偏差的變化速度很慢時，輸入信號即使經(jīng)過時間的積累達(dá)到很 大的值，微分調(diào)節(jié)器的作用也不明顯。所以這種理想微分控制作用一般不能單獨(dú)使用。PID 控制作用的輸出分別是比例、積分和微分三種控制作用輸出的疊加。實(shí)際 PID 控制器在階躍 輸入下，開始時，微分作用的輸出變化最大，使總的輸出大幅度地變化，產(chǎn)生強(qiáng)烈的“超前”控制 作用，這種控制作用可看成為“預(yù)調(diào)”。然后微分作用逐漸消失，積分作用的輸出逐漸占主導(dǎo)地位， 只要余差存在，積分輸出就不斷增加，這種控制作用可看成為“細(xì)調(diào)”，一直到余差完全消失，積 分作用才有可能停止。而在 PID 控制器的輸出中，比例作用的輸出是自始至終與偏差相對應(yīng)的，它 一直是一種最基本的控制作用。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。
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