【正文】 。u39。)。 %xlabel(39。y39。) %figure(3)。 %gtext(39。rin,yout39。t39。)。,t,yout,39。 plot(t,rin,39。 error_1=error。 x(3)=error。 x(1)=errorerror_1。 f_1=filty(k)。y_2=y_1。u_1=u(k)。 u_3=u_2。 filty(k)=yyout(k)。 D(k)=*rands(1)。 end if u(k)=10 u(k)=10。 for k=1:1:N 42 u(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3)。 error_1=0。f_1=0。y_3=。 y_1=。u_2=。 tau=i2*ts。 m=l/rin(k)。 else y(i2)=y(i2)dym。 end end 41 i1。 if y(i1)+dyml break。 dym=y(j+1)y(j)。 end end dy(j)。 for i=2:N1。 dy=[dy,dy(i)]。 for i=3:N1。r,y39。t39。r39。b39。 end %figure(1)。 l=max(y)。 rin(k)=1。 N=1000。 r(1)=1。 y(1)=0。v39。)。 dsys=c2d(sys,ts,39。clear ts=。他們是我強大的后盾。在此向李老師表示崇高的敬意 ! 我深深感謝我的父親和母親 .正是由于他們的支持、幫助、鞭策和鼓勵 .使我度過了最緊張的一段人生經(jīng)歷。 在這里 .首先衷心感謝我尊敬的老師李書臣教授。 36 參考文獻(xiàn) [1] 邵惠鶴 .工業(yè)過程高級控制 [M].上海 :上海交通大學(xué)出版社 .1997 [2] 王偉 ,張晶濤 ,柴天佑 .PID參數(shù)先進(jìn)整定方法綜述 [J].自動化學(xué)報 .(3):347355 [3] 朱海鋒 ,楊智 ,張名宙 .儀用 PID參數(shù)自整定控制器設(shè)計與應(yīng)用 [J].自動化儀表 . (7):1012 [4] 齊劍玲 ,曾玉紅 ,劉慧芳 .PID調(diào)節(jié)器的仿真研究 [J].海淀 走讀大學(xué)學(xué)報 .(1):6971 [5] 王樹青 .工業(yè)過程控制工程 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 .2022 [6] 王偉 ,張晶濤 ,柴天佑 .PID參數(shù)先進(jìn)整定方法綜述 [J].自動化學(xué)報 .(3):347355 [7] 趙長安 .控制系統(tǒng)設(shè)計手冊 [M].北京 :國防工業(yè)出版社 .1991 [8] 袁任光 .集散型控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)與實例 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 .2022 [9] 陶永華 .新型 PID控制及其應(yīng)用 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 .2022 [10] 劉明俊 ,于明祁 .自動控制原理 [M].長沙 :國防科技大學(xué)出版社 .2022 [11] 付家才 .工業(yè)控制工程實踐技術(shù) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 .2022 [12] 王偉 ,張晶濤 ,柴天佑 .PID參數(shù)先進(jìn)整定方法綜述 [J].自動化學(xué)報 .(3):347359 [13] 葛蘆生 ,陶永華 .新型 PID控制及其應(yīng)用 [J].工業(yè)儀表及自動化置 .(3):132152 [14] 李田朋 .浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文 [J].浙江出版社 .(3):46 [15] 汪木蘭 ,陳夕松 .過程控制系統(tǒng) [M].北京 :科學(xué)出版社 .2022 [16] 屈滋培 .過程控制系統(tǒng)及其應(yīng)用 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 .2022 [17] 王再英 ,劉淮霞 ,陳毅靜 .過程控制系統(tǒng)與儀表 [M].北京 :機械工業(yè)出版社 .2022 [18] 翁維勤 ,孫洪程 .過程控制系統(tǒng)及工程 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 .2022 [19] 張曉華 .控制系統(tǒng)數(shù)字仿真與 CAD[M].北京 :機械工業(yè)出版社 .2022 37 [20] 鄭恩讓 ,聶詩良 .控制系統(tǒng)仿真 [M].北京 :中國林業(yè)出版社 .2022 [21] 尚濤 ,安寧 ,張李義 .工程計算可視化與 MATLAB實現(xiàn) [M].湖北 :武漢大學(xué)出版社 .2022 [22] 劉金琨 .先進(jìn) PID控制及其 MATLAB仿真 [M].北京 :電子工業(yè)出版社 .2022 [23] Бугрова 38 謝 辭 論文完成之時 .也就是我即將離開母校的時候 .這也是求學(xué) 16年的一個終結(jié) .回首走過的路 .總是感慨大于喜悅。結(jié)果表明 響應(yīng)曲線法整定出的 PID控制器的控制性能好于 經(jīng)驗法整定出的 PID控制器的控制性能 ， 并且受外界干擾和參數(shù)的變化影響不 太 大 ， 具有一定的魯棒性。 由單回路 系統(tǒng)的仿真研究曲線可以看出 ， 響應(yīng)曲線 整定算法所得到控制器參數(shù)中 ， 積分時間常數(shù)偏小 ， 使得過程的階躍響應(yīng)的過調(diào)量較大 ,響應(yīng)曲線法 具有較好的控制效果 ， 而且整定的速度較快 ， 適用于絕大部分控制回路。對于擾動要求較小的控制對象 。 35 第 5 章 結(jié)論 工程整定方法由于不具有良好的自適應(yīng)性 ， 實際應(yīng)用起來比較煩瑣 ， 且在某些情況下 ， 當(dāng)外界擾動影響控制對象的動態(tài)特性變化時 ， 用人工整定是不及時的 ，有時甚至是不可能的。當(dāng)改變輸入信號的幅度時，改變了輸出曲線的波形，當(dāng)輸入 階躍幅度較大時，輸出波形振蕩次數(shù)多，但可以達(dá)到穩(wěn)定。 加入 較大干擾之后，輸出曲線圖發(fā)生了明顯的變化。 仿真實例 2： 傳遞函數(shù) ： tesssG 2)1)(16( 20)( ???? 給定值 ： 1)( ?kr 31 圖 響應(yīng)曲線法整定參數(shù) , ??? dip kkk 時的仿真曲線 圖 響應(yīng)曲線法整定參數(shù) , ??? dip kkk 加入干擾時的仿真曲線 32 (a) 圖 改變 給定值 0 8 ,10 ??? dip kkk 時的仿真曲線 (b) 圖 改變 給定值 0 6 ,11 ??? dip kkk 時的仿真曲線 33 (c) 圖 改變 給定值 0 9 ,12 ??? dip kkk 時的仿真曲線 圖 經(jīng)驗法整 定參數(shù) 1,12 ??? dip kkk 時的仿真曲線 34 圖 經(jīng)驗法整定參數(shù) 1,12 ??? dip kkk 加干擾時的仿真曲線 小結(jié)： 用響應(yīng)曲線法整定出來的 PID 曲線振蕩次數(shù)較少，幅度小，趨近于穩(wěn)定快，響應(yīng)速度快，調(diào)整時間快，而用經(jīng)驗算法整定出來的 PID響應(yīng)曲線震蕩次數(shù)較高，振蕩幅度較大。當(dāng)改變輸入信號的幅度時，改變了輸出曲線的波形，當(dāng)輸入階躍幅度較大時，輸出波形振蕩次數(shù)多，但可以達(dá)到穩(wěn)定。同樣的時間圖 趨近于穩(wěn)定的時間比圖 快。 趨近 于穩(wěn)定的時間較長 ， 調(diào)整時間較緩慢， 但最后還是穩(wěn)定了。這種方法的基本程序是先根據(jù)運行確定一組調(diào)節(jié)器參數(shù) ， 并將系統(tǒng)投入閉環(huán)運行 ， 然后人為地加入擾動 (如改變調(diào)節(jié)器的給定值 )， 觀察 控制 器輸出的階躍響應(yīng)曲線。 23 3. 5 程序流程圖 24 圖 參數(shù)整定算法仿真程序框圖 25 第 4 章 仿真分析 在整個仿真過程中 ， 參數(shù)的選取是十分重要的 ， 它直接決定了仿真效果的好壞 ， 下面 先簡單介紹一下對 PID數(shù)字控制器參數(shù)的整定方法。但是 ， 采樣頻率越高 ， 對計算機運算速度要求越快 ， 存儲器容量要求越大 ， 計算機的工作量隨之增加。 采樣周期 T 的選擇 在數(shù)字控制系統(tǒng)中 ， 采樣周期 T是一個比較重要的因素 ， 采樣周期 T的長短會影響系統(tǒng)的控制品質(zhì) ， 因此采樣周期的選取應(yīng)與數(shù)字式 PID參數(shù)的整定綜合考慮。因為計算機處理的是數(shù)字信號 ， 對式需進(jìn)行離散化 ， 若令 ????kist ieTdtte00 )()( () sTkekedttde )1()()( ??? () 22 式中 ， sT 為計算機采樣周期 ， 將式（ ）和式（ ）代入式（ ） ，這樣可得第 k1和第 k采樣時刻的數(shù)字 PID控制算式輸出為 ? ?? ??????? ?????????????? ??????????)2()1()()1()1()1()()()()(100kekeTTieTTkeKkukekeTTieTTkeKkusdkiispsdkiisp () 將兩式相減 ， 可得 ? ? ? ??????? ????????????? )2()1(2)()()1()()1()()( kekekeTTkeTTkekeKkukukusdisc() 進(jìn)一步整理可得 : ? ? ? ?)2()1(2)()()1()()( ?????????? kekekeKkeKkekeKku dip () 式中isci TTKK ? 和sdpd TTKK ? 分別表示積分和微分系數(shù)。 (7)代入控制器參數(shù)整定公式即可求出 dip TTK , 。 (5) A點到 y軸的時間為 ? 。此點即為響應(yīng)曲線的拐 點。 (2) 在開環(huán)的情況下 ， 對對象輸入單位階躍響應(yīng) ， 根據(jù)已知給定的采樣時間和采樣次數(shù) k進(jìn)行采樣 ， 形成離散的輸出穩(wěn)定響應(yīng)曲線 y(t)。 調(diào)整 時間是衡量控制系統(tǒng)快速性的一個指標(biāo)。響應(yīng)曲線第一次達(dá)到穩(wěn)態(tài)值的 50%的時間稱為延遲時間 dT 。 對于過 阻尼系統(tǒng) ， 一般以響應(yīng)曲線由穩(wěn)定值的 %a 上升到穩(wěn)態(tài)值 b %所經(jīng)歷的時間稱為上升時間 rT 。 (4) 調(diào)整 時間 cT 系統(tǒng)受到擾動后平衡狀態(tài)被迫壞 ， 經(jīng)控制器作用后 ， 被控量返回到允許的范圍之內(nèi)。 (3) 殘余偏差 指過渡過程結(jié)束后 ， 被調(diào)量新的穩(wěn)態(tài)值 ???y 與新設(shè)定值 r 之間的差值。如果動態(tài)偏差比較大 ，峰值時間又較長 ， 這樣的系統(tǒng)是不允許的。 見圖中第一波峰 1B 。 (2) 動態(tài)偏差 干擾發(fā)生后 ， 在設(shè)定值階躍響應(yīng)中 ， 被控量偏離穩(wěn)定值或設(shè)定值的最大偏差稱為動態(tài)偏差。衰減率 ? 表示曲線 每經(jīng)過一個周期 后的衰減快慢 ， 一般用 1:n 表示 。常用的單項性能指標(biāo)有 :衰減率 ? 、最大動態(tài)偏差 1y 、超調(diào)量、殘余偏差、調(diào)節(jié)時間 st 或振蕩頻率 f 。 圖 性能指標(biāo) 單項性能指標(biāo) 單項性能指標(biāo)基于系統(tǒng)閉環(huán)響應(yīng)的某些特征 ， 是利用響應(yīng)曲線上的一些點的指標(biāo)。此外 ， 不同生產(chǎn)過程對系統(tǒng)性能指標(biāo)的要 19 求也不一樣 ， 因此參數(shù)整定時性能指標(biāo)的選擇有一定靈活性。衡量參數(shù)是否最佳 ， 需要規(guī)定一個明確的統(tǒng)一反映控制系統(tǒng)質(zhì)量的性能指標(biāo) ， 如要求最大動態(tài)偏差盡可能小、調(diào)節(jié)時間最短、調(diào)節(jié)過程系統(tǒng)輸出的誤差積分值最小等。 PID 參數(shù)整定的性能指標(biāo)