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计算机控制技术实验二

上传者:陈瑞诺
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上传时间:2015-05-07
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计算机控制技术实验二

北方科技学院 计算机控制技术实验

姓名:王崇瑶

学号:B24130124

实验二 数字PID控制器的设计

一、 实验目的

1、了解数字PID控制算法的实现;

2、掌握PID控制器参数对控制系统性能的影响;

3、能够运用MATLAB/Simulink 软件对控制系统进行正确建模并对模块进行正确的参数设置;

4、加深对理论知识的理解和掌握;

5、掌握计算机控制系统分析与设计方法。

二、 实验设备及仪器

装有MATLAB 软件的PC微机一台。

三、 实验内容

1、实验原理

1?e?Ts

数字PID控制系统原理图如图1所示,其中Gp(s)为被控对象;为零s阶保持器;T为采用周期。

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图1 数字PID控制系统的原理图

PID控制器的脉冲传递函数为:

D(z)?KP?KI1?KD(1?Z?1) ?11?Z

其中KP、KI和KD分别为比例系数、积分系数和微分系数。

2、实验内容

已知被控对象为GP(s)?10,采样周期T=0.1s。试运用MATLAB 软(s?1)(s?2)

件中的simulink建立数字PID控制系统的仿真模型。Simulink模型如图2所示。 2

图2 Simulink仿真图

四、 实验步骤及结果

1、P控制单独作用下,增加KP,直到系统发生等幅振动,观察实验现象,并记录此时的KP值。

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图3Simulink仿真图

由示波器观察到的图形:

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图4

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3

系统发生等幅振动时,此时的Kp值为0.25.

当比例系数增大时。波形如下图所示:

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图5

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。但过大会使系统有较大的超调,并产生振荡,使系统稳定性变坏。

2、PI控制作用下,给定KP,增加KI,观察实验现象,比较分析积分对控制系统性能的影响。

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图6 Simulink仿真图

(1) 在PI控制作用下,给定Kp=0.35,Ki=0.1时。由示波器观察到的图形: 4

图7

在PI控制作用下,给定Kp=0.35,Ki增大时:

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图8

增大积分时间Ki有利于减小超调,减小振荡,使系统更加稳定,但系统静差的消除将随之减慢。

3、PID控制作用下,给定KP和KI,增加KD,察实验现象,比较分析积分对控制系统性能的影响。

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5

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