二階系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)特性的實(shí)驗(yàn)研究論文(參考版)
2025-06-21 05:14本頁面
【正文】 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。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。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。而且當(dāng)偏差的變化速度很慢時(shí)，輸入信號(hào)即使經(jīng)過時(shí)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。這 種控制作用稱為理想微分控制作用。如果控制器的輸入是一階躍信號(hào)，微分控 制器的輸出在輸入變化的瞬間，輸出趨于∞。微分控制作用的輸出大小與偏差變化的速度成正比。比例作用是即時(shí) 的、快速的，而積分作用是緩慢的、漸變的。當(dāng)輸入偏差是一幅值為 A 的階躍變化時(shí)，比例積分控制器的輸出是比例和積分兩部分之和.。所以比例控制器實(shí)際上是一個(gè)放大系數(shù)可調(diào) 的放大器?；蛘哒f，比例控制器的 輸出是與輸入一一對應(yīng)的。我們得出：PID 控制時(shí)，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(shí)，當(dāng)零點(diǎn)在控制極點(diǎn)的左邊時(shí)，隨著 kd 的增加，超調(diào)量減小，穩(wěn)態(tài)時(shí)間減??； 當(dāng)零點(diǎn) B 在控制極點(diǎn)的中間時(shí)，隨著 kd 的增加，超調(diào)量減小，穩(wěn)態(tài)時(shí)間減??；當(dāng)零點(diǎn)在控制極點(diǎn)的右邊（不在坐標(biāo)軸右邊）時(shí)，隨著 kd 的增加，超調(diào)量不變，穩(wěn)態(tài)時(shí)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(gè)開環(huán)零點(diǎn)處于：復(fù)平面上：分別固定兩個(gè)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€(gè)不同位置，我們得出：PID 控制時(shí)，假設(shè)新增零點(diǎn)在復(fù)平面上時(shí)，當(dāng)實(shí)部固定不變時(shí)，隨著虛部的增加，超調(diào)量增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)間增加；當(dāng)虛部固定時(shí)，隨著實(shí)部的增加， 超調(diào)量增加，穩(wěn)態(tài)時(shí)間減小到最小值時(shí)又增加。hold on。k339。bode(y3)。figure(3)。k339。subplot(3,1,3)step(y3)。sys3=tf(conv(1,[kd3 k3 ki3]),q)。)。title(39。subplot(3,1,2)。)。title(39。figure(2)。hold on。k239。bode(y)。figure(3)。)。title(39。figure(2)。39。214。191。187。206。192。177。)。gtext(39。k239。)。gtext(39。kd2=1。ki3=10*k3。rlocus(p,q)kp = rlocfind(p,q)k2=rlocfind(p,q)k3=rlocfind(p,q)ki=10*kp。1．2．1根軌跡k1= ,k2=,k3=1．(2)、引入的兩個(gè)開環(huán)零點(diǎn)處于復(fù)平面上clc。)。225。232。189。193。bode(y3)。figure(3)。39。196。231。217。title(39。y3=feedback(sys3,1)figure(2)。hold on。39。196。title(39。subplot(3,1,2)。)。225。232。199。subplot(3,1,2)step(y2)。sys2=tf(conv(1,[kd2 k2 ki2]),q)y2=feedback(sys2,1)。)。225。232。185。bode(y)。figure(3)。)。225。232。185。sys=tf(conv(1,[kd kp ki]),q)y=feedback(sys,1)subplot(3,1,1)step(y)。)。198。216。214。253。214。162。253。200。title(39。39。196。231。217。gtext(39。39。196。gtext(39。39。196。253。gtext(39。kd2=1。ki3=1*k3。rlocus(p,q)kp = rlocfind(p,q)k2=rlocfind(p,q)k3=rlocfind(p,q)ki=1*kp。比例積分微分（PID）控制，Gc(s)=Kp+Ki/s+Kd*s，設(shè)計(jì)參數(shù)Kp、KI、KD使得由控制器引入的兩個(gè)開環(huán)零點(diǎn)分別處于實(shí)軸或者復(fù)平面上：開環(huán)傳遞函數(shù)為：(s^2+Kp*s+Ki)/[s(s+2)(S+3)],為了簡化運(yùn)算令KD=1(1)、引入的兩個(gè)開環(huán)零點(diǎn)分別處于實(shí)軸上：K1另一個(gè)開環(huán)零點(diǎn)在被控對象兩個(gè)開環(huán)極點(diǎn)的左側(cè)K2另一個(gè)開環(huán)零點(diǎn)在被控對象兩個(gè)開環(huán)極點(diǎn)的右側(cè)K3另一個(gè)開環(huán)零點(diǎn)在被控對象的兩個(gè)極點(diǎn)的中間clc。hold on。kp339。bode(y3)。figure(3)。kp339。subplot(3,1,3)step(y3)。sys3=tf(conv(1,[kd3 k3]),q)。)。title(39。subplot(3,1,2)。)。title(39。figure(2)。sys2=tf(conv(1,[kd2 k2]),q)。)。title(39。subplot(3,1,1)。hold on。kp139。y=feedback(sys,1)subplot(3,1,1)step(y)。figure(2)。kd=10*kp39。214。191。206。192。177。)。gtext(39。kp239。)。gtext(39。kd2=10*k2。p=[10 1]q=[1 5 6]figure(1)。hold on。kp339。bode(y3)。figure(3)。kp339。subplot(3
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