網絡時延對pid控制性能影響的分析-資料下載頁
2025-06-29 17:13本頁面
【正文】 ω4J4= τT時的系統(tǒng)階躍響應τ=2~10s，PID參數(shù)與無網絡延時情況相同，各項性能指標如表1所示．，當網絡延時τ≥5 時，系統(tǒng)就開始振蕩了；，在τ6T前，上升時間t 逐漸變短，過渡過程時間t 也逐漸變短，；在τ6T后，上升時間已經達到最短，而超調量卻還在增大，這就導致了過渡過程時間的增長；總之，隨著延時的增加，系統(tǒng)總體性能指標越來越差． 網絡延時τ=0，3，5，6，7，10s 的系統(tǒng)階躍響應T時的系統(tǒng)各項性能指標 系統(tǒng)根軌跡分析用根軌跡分析上述系統(tǒng)，由PID控制器參KP=,TI=20,TD=0數(shù)得Gc=(s+)/sGCsGDCAsGPsGDSC=+eτDSCs+1eτDCAs?++1eτs=++1nnτns+nτn=(s+)τns(s+)(s+nτ)n其中τ=τDSC+τDCA，這里取n=4，=0，3，5，6，7s時的根軌跡．圖中畫出的只是根軌跡中的主支部分，它決定閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 ．從圖中可以看出，當網絡延時r不斷增加時，系統(tǒng)穩(wěn)定的區(qū)域越來越小，可調范圍越來越?。疄榱朔治?KP,TI,TD對根軌跡的影響，式(13)可以寫成：GCsGDCAsGPsGDSC=KPTDs2+KPs+KPTIs+1eτDCAs?KPTDs2+KPs+KPTIs+1nnτn(s+nτ)n=0，3，5，6，7s的系統(tǒng)根軌跡=,TI=20,TD=0，，可以看出， 對系統(tǒng)的穩(wěn)定性有一定的調節(jié)作用，可以擴大系統(tǒng)的穩(wěn)定區(qū)域．微分環(huán)節(jié)能在偏差信號值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，加快系統(tǒng)的動作速度，縮短調節(jié)時間． TD=0~5實際實驗(Practical experiment)，為小流量電動調節(jié)閥，調節(jié)器輸出4～20mA信號給電子調節(jié)閥控制水流量，其中 是被控閥， 是擾動閥；液位變送器量程0～100mm，輸出為4～20mA的電流信號．通過兩臺中國科學院自動化研究所的NetCon網絡控制器組成網絡化控制系統(tǒng)，． 一階水箱液位網絡化控制系統(tǒng)結構在實驗系統(tǒng)中，NetCon控制器1作為智能節(jié)點將系統(tǒng)的傳感器信號發(fā)送給NetCon控制器2，Net—Con控制器2經PID控制算法運算輸出控制信號，發(fā)送給NetCon控制器1，NetCon控制器1再將收到的控制信號輸出到系統(tǒng)的執(zhí)行機構．NetCon控制器運行嵌入式操作系統(tǒng)uCLinux，在該操作系統(tǒng)的支持下完成算法代碼遠程下載和遠程監(jiān)控．NetCon網絡可視化控制組態(tài)軟件基于Matlab、Simulink和Rea1 Time Workshop，能夠實現(xiàn)和Simulink的無縫結合．利用Simulink提供的各種模塊及為用戶提供的系統(tǒng)函數(shù)Sfunction，可以快速地建立控制器及控制對象模型，并可對整個控制系統(tǒng)進行多次的離線及在線調試來驗證控制策略的可行性；同時結合Real—Time Workshop，可在幾秒內自動完成控制代碼的生成、編譯、連接，并下載到現(xiàn)場的NetCon控制器中執(zhí)行．，(a)圖中通過sendsamp模塊將采樣信號發(fā)送給NetCon控制器2，由controlflow模塊接收計算好的控制信號，Output模塊輸出控制信號給執(zhí)行機構；(b)圖中由Feedback模塊接收采樣信號，sendcon模塊包含了PID控制算法和發(fā)送控制信號模塊，Delay模塊為延時控制模塊．由于控制算法是用Simulink的各種模塊和s函數(shù)編寫的，故可以將仿真中的PID控制算法直接應用到實驗控制系統(tǒng)中．由于局域網延時可以忽略，因此控制器中加入的延時模塊可以使采樣信號延遲若干個采樣周期． S，KP=,TI=20,TD=0，τ=0，3，7s 液位從20mm變化到50mm時的響應曲線．可以看出，隨著網絡延時的增大，系統(tǒng)的超調量增大，上升時間變短，延時太大則導致系統(tǒng)振蕩，這與仿真分析相同．（a）Netcon 控制器1主程序圖（b）NetCon 控制器2主程序圖 NetCon 控制器的simulin
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