二自由度pid控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2024-08-17 12:24本頁(yè)面
【正文】 濾波型兩種。為了克服這一問(wèn)題人們?cè)O(shè)計(jì)了一種前饋型的二自由度PID控制方式，即專家式自動(dòng)整定調(diào)節(jié)器。在本文中將采用濾波型二自由度PID控制方式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)控制器。 設(shè)定值濾波型控制設(shè)定值濾波型二自由度的PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在傳統(tǒng)的測(cè)量值微分先行的PID結(jié)構(gòu)上再附加上設(shè)定值濾波器而構(gòu)成的。當(dāng)系統(tǒng)中增大α值時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)的上升時(shí)間將會(huì)減小，超調(diào)量δ會(huì)增加，適當(dāng)?shù)脑黾应碌闹?，可使得系統(tǒng)在上升時(shí)間幾乎不發(fā)生變化的情況下減小超調(diào)量δ的值，而γ值的加入僅僅會(huì)使階躍響應(yīng)的效果變差．這是由于相當(dāng)于微分作用的γ的值在給定值發(fā)生變化的時(shí)候會(huì)造成操作信號(hào)發(fā)生急劇變化，所以一般采用僅PI控制作為二自由度的控制方式(即令γ=0)。 PID控制方式的選擇由于本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已事先選取好被控制對(duì)象的傳遞函數(shù)，所以可以直接采用用設(shè)定值濾波型的二自由度PID設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的控制要求。 被控對(duì)象的分析及PID控制參數(shù)的整定被控對(duì)象的傳遞函數(shù)為： ,由結(jié)構(gòu)分析得：，且； PID控制參數(shù)整定 PID控制參數(shù)整定方法PID控制器的控制參數(shù)的整定是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中的核心內(nèi)容。PID控制器控制參數(shù)的整定方法有很多，概括起來(lái)包括兩大類：一類是理論計(jì)算整定法。這種方法得到的計(jì)算數(shù)據(jù)不一定可以直接使用，有時(shí)還必須通過(guò)工程實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整和修改。PID控制器的參數(shù)的工程整定方法，主要包括臨界比例法、衰減曲線法。但無(wú)論采用哪一種方法整定得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際工程運(yùn)行中再進(jìn)行調(diào)整與完善。但采用臨界比例度法的時(shí)候有一個(gè)限制條件，被控制對(duì)象的系統(tǒng)發(fā)生臨界震蕩的條件是被控系統(tǒng)的階數(shù)得是3階或3階以上。 ZieglerNichol整定方法整定PID控制參數(shù)ZieglerNichol整定方法是依據(jù)頻域設(shè)計(jì)PID控制器的一種方法。根據(jù)這樣的系統(tǒng)模型，再結(jié)合給定的系統(tǒng)性能指標(biāo)可以推導(dǎo)出理論公式，以用于PID控制參數(shù)的整定。首先通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法獲取被控制對(duì)象的單位階躍響應(yīng)，如果被控制對(duì)象單位階躍響應(yīng)曲線是S型，則可以用這種參數(shù)整定方法。所以利用延遲時(shí)間L、放大系數(shù)K以及時(shí)間常數(shù)T,根據(jù)表1中公式可以確定、和的值，如表2所示：表1 ZieglerNichol整定參數(shù)計(jì)算表（L= ；T= ；K=10）控制器類型比例度積分時(shí)間微分時(shí)間PT/(KL)∞0PI(KL)L/0PID(KL)表2 ZieglerNichol整定參數(shù)結(jié)果控制器類型P∞0PI0PID 二自由度PID控制方式的選擇當(dāng)輸入信號(hào)為階躍信號(hào)量15，滯后20s時(shí)的三種控制效果的比較如下： 1. 比例控制時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線如圖3所示（=, =∞, =0）：圖3 比例控制時(shí)的單位階躍響應(yīng)曲線 2. 外加干擾時(shí)比例控制的階躍響應(yīng)曲線如圖4所示：
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