帆软网站开发,服装设计图片,百度联盟推广,3322做网站计算机控制技术数字PID计算机控制技术实验报告题目#xff1a;数字PID仿真姓名#xff1a;学号#xff1a;班级#xff1a;2014年05月18日一、仿真设计的目的3二、主要任务及仿真要求3三、整定方法4四、数字PID控制器4五、仿真框图及增量式算法的流程图6六、各个模型的输出…计算机控制技术数字PID计算机控制技术实验报告题目数字PID仿真姓名学号班级2014年05月18日一、仿真设计的目的3二、主要任务及仿真要求3三、整定方法4四、数字PID控制器4五、仿真框图及增量式算法的流程图6六、各个模型的输出曲线的软件界面显示7模型一(T1s)7模型一(T2s)7模型二(T1s)8模型三(T1s)8七、各个模型仿真的前40步数据9八、实验结果评价10九、实验体会10十、附录一11%% digital PID controller 模型一11%% digital PID controller 模型二11%% digital PID controller 模型三12附录二使用MATLAB编制的软件12模型一12模型二16模型三20一、仿真设计的目的PID控制器具有结构简单、容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点是迄今为止最稳定的控制方法之一。它所涉及的参数物理意义明确理论分析体系完整并为工程界所熟悉因而在工业过程控制中得到了广泛应用尤其适用于可建立精确数学模型的确定性系统。然而实际工业生产过程中许多被控过程机理复杂具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等特点。在噪声、负载扰动等因素的影响下过程参数甚至模型结构均会随时间和工作环境的变化而变化。常规PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳对运行工况的适应性很差。这就要求在PID控制中不仅PID参数的整定不依赖于对象数学模型并且PID参数能够在线调整以满足实时控制的要求。从实际需要出发对数字PID控制算法进行仿真研究得到一种好的数字PID控制算法不仅可以减少操作人员的负担还可以使系统处于最佳运行状态。因此对数字PID控制器的仿真及研究具有重要的实际意义。二、主要任务及仿真要求使用MATLAB编制仿真程序具有参数输入T,KP,TI,TD界面具有y(k)响应曲线显示功能显示y(k)、u(k) 计算数据的功能实现对三个已知不同模型的数字PID仿真采样时间均取1秒调节数字PID参数使得到最佳的单位阶跃响应。对象一对象二对象三具有低通和纯滞后环节的对象三、整定方法凑试法增大比例系数Kp一般将加快系统的响应在有静差的情况下有利于减小静差。但过大的比例系数会使系统有较大的超调并产生振荡使稳定性变坏。增大积分时间Ti有利于减小超调减小振荡是系统更加稳定但系统静差的消除将随之减慢。增大微分时间Td有利于加快系统响应使超调量减小稳定性增加但系统对扰动的抑制能力减弱对扰动有较为敏感的响应。在凑试时候可参考以上参数对控制过程的影响去世后对参数实行先比例后积分再微分的整定步骤。首先只整定比例部分。即将比例系数由小变大并观察相应的系统响应直到得到反应快超调小的响应曲线。如果系统没有静差或者静差已经小到允许范围内并且响应曲线已属满意那么只需要用比例调节器即可最优比例系数可由此确定。如果在比例调节的基础上系统的静差不能满足设计要求则需要加入积分环节。整定时候首先置积分时间Ti为一个较大的数值并将第一步的比例系数略微缩小然后减少积分时间使在保持系统良好动态性能的情况下静差得到消除。在此过程中可根据响应曲线的好坏反复改变比例系数与积分时间以期得到满意的控制过程与整定参数。若使用比例积分调节器消除了静差但动态过程经反复调整仍然不能满意则可以加入微分环节构成比例积分微分调节器。在整定时候可先置微分时间Td为0。在第二步整定的基础上增大Td,同时相应地改变比例系数和积分时间逐步试凑以获得满意的调节效果和控制参数。四、数字PID控制器按模拟PID控制算法以一系列的采样时刻点kT代表连续时间t以矩形法数值积分近似代替积分以一阶后项差分近似代替微分即可得到离散PID表达式为:(1)式中T为采用周期k为采用序号e(i)是采样时刻i时的偏差信号e(k)是第k次采样时刻的偏差信号。位置式PID控制系统如图2.2所示。位置式PID控制系统由于位置式算法的输出是全量输出误动作影响大且需要对偏差e(i)进行累加容易产生大的累加误差这在需要很高精度的倒立摆控制过程中是不允许出现的。因此我们可以采用增量型PID控制算法。根据式(1)不难写出u(k-1)的表达式(2)将式(1)和式(2)相减即得到数字PID增量型控制算式(3)增量式控制算法的优点是误动作小便于实现无扰动切换。当计算
