【正文】 圖 校正前連線圖 在 matlab 操作環(huán)境中鍵入以下程序，會得到系統(tǒng)的階躍響應(yīng)的曲線圖和伯德圖，圖 為 matlab 繪制的其閉環(huán)傳遞函數(shù)的單位階躍響應(yīng)曲線，圖 為 matlab 繪制的其閉環(huán)傳遞函數(shù)的伯德圖。還需要花時間證明是否是 S 型曲線。第二種 響應(yīng)曲線法有一個缺點就是必須要 S 型的響應(yīng)曲線，并且第二種方案是開環(huán)的，容易受到干擾，使得 PID 控制不準確。具有 S形階躍響應(yīng)曲線的對象，其 PID 控制器的傳遞函數(shù)為： 1(1 )TisKp Tds?? 這種 PID 控制器有一個極點在坐標原點，二個零點都在 S=－ 1?處。這種曲線的特征可用滯后時間 τ 和時間常數(shù) T來表征。 圖 方案一方框圖 PID調(diào)節(jié)器： Kp=,Ti=,Td= 表 ZN第二法 的參數(shù)表 控制器的類型 Kp Ti Td P 0． 5kc ∞ 0 PI 1/ 0 PID 方案二： Kp 對象 r(t) E(t) C(t) M(t) 3 西華大 學(xué) 課程 設(shè)計 說明書 在對象的輸入端加一單位階躍信號，測量其輸出響應(yīng)曲線。具體的做法是：將比例系數(shù) Kp 值由零逐漸 增大到系統(tǒng)的輸出首次呈現(xiàn)持續(xù)的等幅振蕩，此時對應(yīng)的 Kp 值為臨界增益，用 Kc 表示，并記下振蕩的周期 Tc，對于這種情況，齊格勒和尼可爾斯提出公式，以確定相應(yīng) PID 控制器的參數(shù) Kp、 Ti、和 Td的值。于是就有了下面兩種方案。 2 西華大 學(xué) 課程 設(shè)計 說明書 2 總體方案設(shè)計 對系統(tǒng)進行 PID 控制的設(shè)定，當系統(tǒng)的被控對象很復(fù)雜時，難以用解析法建立數(shù)學(xué)模型，可用 Z—— N 法去調(diào)整 PID 控制器的參數(shù)，非常實用，有效和方便。而 PID 控制器能夠滿足這兩方面的要求，但根據(jù)系統(tǒng)性能指標的要求，正確地調(diào)整 PID 的三個參數(shù)是非常重要的。當系統(tǒng)的動態(tài)性能滿足要求，而其穩(wěn)定性態(tài)性能不好時，就要求所加的校正裝置要使系統(tǒng)的開環(huán)增益有較大的增大，使系統(tǒng)的動態(tài)性能不發(fā)生明顯的變化，因此要加入滯后校正裝置。為使系統(tǒng)能同時滿足動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能指標的要求，就需要在系統(tǒng)中引入一個專門用于改善性能的附加裝置，這個附加裝置就是校正裝置。穩(wěn)態(tài)性能指標是指系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，它表征系統(tǒng)的控 制精度。還有可以實現(xiàn) PID 控制功能的控制器，如 Rockwell 的 Logix 產(chǎn)品系列，可以直接與 ControlNet 相連，利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)其遠程控制功能。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。電加熱 控制系統(tǒng)的傳感器是溫度傳感器。不同的控制系統(tǒng)﹐其傳感器﹑ 變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)是不一樣的。一個控控制系統(tǒng)包括控制器﹑傳感器﹑變送器﹑執(zhí)行機構(gòu)﹑輸入輸出接口。智能控制的典型實例是模糊全自動洗衣機等。 1 西華大 學(xué) 課程 設(shè)計 說明書 1 前言 目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個階段。自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。控制器的輸出經(jīng)過輸出接口﹑執(zhí)行機構(gòu) ， 加到被控系統(tǒng)上 ； 控制系統(tǒng)的被控量 ， 經(jīng)過傳感器 ， 變送器 ， 通過輸入接口送到控制器。比如壓力控制系統(tǒng)要采用壓力傳感器。目前， PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的PID 控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有 PID 參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator)，其中 PID 控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)?？删幊炭刂破?(PLC)是利用其閉環(huán)控制模塊來 實現(xiàn) PID 控制，而可編程控制器 (PLC)可以直接與 ControlNet 相連。 控制系統(tǒng)的性能指標通常包括穩(wěn)態(tài)和動態(tài)兩個方面。動態(tài)性能指標表片系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)的品質(zhì)。當控制系的開環(huán)增益增大到滿足其穩(wěn) 定性態(tài)性能所要求的數(shù)值時，系統(tǒng)有可能為不穩(wěn)定，或者即使能穩(wěn)定性定，其動態(tài)性能一般也不會滿足設(shè)計要求，為此需要在系統(tǒng)的前向通首中加一個超前校正裝置，以實現(xiàn)在開環(huán)增益不變的前提下，使系統(tǒng)的動態(tài)性能也能滿足設(shè)計的要求。若要將兩種校正結(jié)合起來應(yīng)用，必然會同時改善系統(tǒng)的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能，這就是滯后 —— 超前校正。本次設(shè)計就主要圍繞調(diào)節(jié) PID 的參數(shù)進行。 Z—— N 法有兩種實施的辦法，共同的目標是使被控系統(tǒng)的階躍響應(yīng)具有 25%的超調(diào)量。 方案設(shè)計 方案一： 這種方案是先假設(shè) Ti 為無窮大， Td=0，即只有比例控制 Kp。 其傳遞函數(shù)也是一個極點在坐標原點，兩個零點均位于 4Tc 處。如果被測的對象中既無積分環(huán)節(jié)，又無復(fù)數(shù)主導(dǎo)極點，則相應(yīng)的階躍響應(yīng)曲線可視為是 S 形曲線。通過 S形曲線的轉(zhuǎn)折點作切線， 使之分別與時間坐標軸和c(t)=K 的直線相交，由所得的兩個交點確定延滯時間 τ 和時間常數(shù) T。 表 ZN第一法 的參數(shù)表 控制器的類型 Kp Ti Td P T? ∞ 0 PI T? ? 0 PID T? 2τ 方法一臨界比例法簡單并且是閉環(huán)，使用起來比第二種方案范圍要大點。 通過分析題目和課程設(shè)計要求，我認為 選擇第一種方案更為簡單和準確，因為第二種方案的要求（ S 型曲線）題目可能不能達到。所以比起方案一要復(fù)雜的多，耗費的時間也更多，所以我選用方案一來完成本次課程設(shè)計。 g1=tf(,[120 1