自动控制原理实验报告时域分析法2.docx

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自动控制原理实验报告时域分析法2

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（运行环境：

MATLAB6.5）

班级：

200715w1

学号：

20073558

一、实验名称

PID控制作用

二、实验目的

●熟悉典型环节

●组合典型环节按题完成相应曲线

三、实验题目

●已知开环传递函数如下，采用PID控制器，使得控制系统的性能达到最优

Gk=1/（s+4）s（s+2）

●如下图所示的系统，请调节PID参数，使是系统的输出状态达到最优

四、实验知识

相关PID知识

PID控制规律：

比例、积分、微分规律。

用P表示比例，用I表示积分，用D表示微分。

P控制（比例）：

其作用为最基本的负反馈控制作用。

当Kp越大，即越小，将使比例控制作用增强，系统稳态误差变小，控制周期缩短，抗干扰能力减弱，系统稳定性变差。

I控制（积分）:

其作用是消除稳态偏差，偏差不为零积分不停止，Ti越大，积分愈慢。

无差系统必有积分环节，或在控制器中或在被控过程中。

I作用将使误差趋于零，但使系统稳定性变差。

易震荡。

D控制（微分）：

抑制动态偏差。

因为与偏差的导数成正比，所以偏差变化D作用越强。

而偏差不变时，D作用为零。

D作用有预测含义，有利于系统稳定性。

衰减曲线经验公式法

Ts:

出现4:

1衰减比时，第一个波峰到达第二个波峰所需的时间

积分时间:

Ti=0.3Ts

微分时间：

Td=0.1Ts

典型环节的特性

环节名称

传递函数

单位阶跃响应

比例环节

K

积分环节

1/Ts

实际微分环节

Tds/（Tcs+1）

惯性环节

k/（Ts+1）

五、实验过程

第一题

第一步：

建模。

首先加入PID控制器的系统模型。

Transferfcn对应积分环节，transferfcn1对应微分环节。

对应图如下

在未加PID控制器的情况下，获取输出波形如下:

图中，稳态误差较大，非理想状态

第二步：

整定。

首先令积分环节和微分环节不发生作用，单独调节比例参数，大约在k=18.44的时候，出现了所谓的4:

1的衰减比。

获取输出波形如下:

易得Ts=3.5，则Ti=1.05，Td=0.35

然后直接设定积分和微分环节的相关参数。

第三步：

微调，直到达到最佳状态。

第四步：

结果分析。

稳态误差为0，超调量为4%左右。

接近理想系统的输出状态

及最终Simulink图如下：

第二题

第一步：

在原系统中，获取输出波形如下:

图中，稳态误差较大，非理想状态

第二步：

整定。

首先令积分环节和微分环节不发生作用，单独调节比例参数，大约在k=0.14的时候，出现了所谓的4:

1的衰减比。

获取输出波形如下:

第三步：

微调，直到达到最佳状态。

第四步：

结果分析。

稳态误差为0，超调量为4%左右。

接近理想系统的输出状态

及最终Simulink图如下

八、实验小结

此类试验再次上手时，仍不知所措。

瞎鼓捣了半天，二阶震荡环节也没出现，更不用说传说中的4:

1的震荡衰减率。

仔细复习了一下实验书上的PID，汗！

做此类题是有顺序步骤的。

而且，Ti、Td的值是由Ts算出的，而并不是瞎凑凑，再拼拼人品就能搞出来的。

第一题中，先调节k的值，使二阶震荡环节出现并产生传说中的4：

1，这样第一步就完成了。

随后查看并记录下衰减周期Ts，之后就可以算出Td和Ti了。

直接代入积分和微分环节，再实行微调，稳态误差为0，超调量为4%的系统就出现了。

第二题中，与第一题情形相类似，就不重复讲了。

小结结束了。

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