1、1312441525陳思華 實(shí)驗(yàn)三 數(shù)字PID控制一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 研究PID控制器的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性及過(guò)度過(guò)程的影響。2、 研究采樣周期T對(duì)系統(tǒng)特性的影響。3、 研究1型系統(tǒng)及系統(tǒng)的穩(wěn)定誤差。二、 實(shí)驗(yàn)儀器1、 1、EL-AT-III型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2、 PC計(jì)算機(jī)一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖。Gp(s)Gh(s)Gc(s) R(t) Y(t) 圖中：Gc(s)=Kp（1+Ki/s+Kds） Gh(s)=(1-e-TS)/s Gp1(s)=5/(0.5s+1)(0.1s+1) Gp2(s)=1/(s(0.1s+1)2、 開(kāi)環(huán)系統(tǒng)（被控制對(duì)象）的模擬電路圖如下圖。3、

2、被控對(duì)象GP1（S）為0型系統(tǒng)，采用PI控制或PID控制，可系統(tǒng)變?yōu)?型系統(tǒng)，被控制對(duì)象GP2（S）為1型系統(tǒng)，采用PI控制或PID控制可使系統(tǒng)變?yōu)镮I型系統(tǒng)。4、 當(dāng)R（t）=1時(shí)，研究其過(guò)度過(guò)程。5、 PI調(diào)節(jié)器及PID調(diào)節(jié)的增益 Gc(s)=K(Tis+1)/s 式中， K=KpKi Ti=（1/K1） 不難看出PI調(diào)節(jié)器的增益K，因此在改變Ki時(shí)，同時(shí)改變了閉環(huán)增益K，如果不想改變K， 則應(yīng)相應(yīng)的改變Kp，采用PID調(diào)節(jié)器相同。6、 II型系統(tǒng)要注意穩(wěn)定性。對(duì)于GP2（s），若采用PI調(diào)節(jié)器控制，其開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)為 G（S）=K（Tis+1）/s*1/s(0.1s+1) 為使開(kāi)環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定

3、，應(yīng)滿足Ti0.1，即K1107、 PID遞推算法，如果PID調(diào)節(jié)器輸入信號(hào)為e(t)，其輸送信號(hào)為u(t)，則離散的遞推算法U(k)=u(k-1)+q0e(k)+q1e(k-1)+q2e(k-2)四、 實(shí)驗(yàn)步驟1、 連接被測(cè)量典型環(huán)節(jié)的模擬電路圖。電路的輸入U(xiǎn)1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入。檢查無(wú)誤后接通電源。2、 啟動(dòng)計(jì)算機(jī)，雙擊桌面“計(jì)算機(jī)控制實(shí)驗(yàn)”快捷方式，運(yùn)行軟件。3、測(cè)試計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)箱的通道是否正常，通信正常繼續(xù)。如果通信不正常查找原因通信正常后才可以繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4、 在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的下拉列表中選擇實(shí)驗(yàn)三數(shù)字PID控制，鼠標(biāo)單擊運(yùn)行按鈕

4、，彈出實(shí)驗(yàn)課題參數(shù)設(shè)置對(duì)話框。5、 輸入?yún)?shù)Kp、Ki、Kd（參考值Kp=1，Ki=0.02，Kd=1）6、 參數(shù)設(shè)置完成點(diǎn)擊確認(rèn)后觀察相應(yīng)曲線。若不滿意，改變Kp、Ki、Kd的數(shù)值，計(jì)算與其對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)。7、 取滿意的Kp、Ki、Kd值，觀察有無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。8、 斷開(kāi)電源，連接被隔兩典型環(huán)節(jié)的模擬電路。電路的輸入U(xiǎn)1接A/D、D/A卡的DA1輸出，電路的輸出U2接A/D、D/A卡的AD1輸入，將純積分電容的兩端接在模擬開(kāi)關(guān)上。檢查無(wú)誤后接通電源。9、 重復(fù)4-7步驟。10、計(jì)算Kp、Ki、Kd取不同的數(shù)值時(shí)對(duì)應(yīng)的數(shù)值，測(cè)量系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線及時(shí)與性能指標(biāo)，記入表中： 實(shí)驗(yàn)結(jié)果參數(shù) % Ts/

5、ms階躍響應(yīng)曲線KpKiKd10.02143.8129910.01125.9111210.01231.2116810.02240.3195420.02436.7914五、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 畫出所做實(shí)驗(yàn)的模擬電路圖。2、 當(dāng)被控對(duì)象為Gp1時(shí)取過(guò)度過(guò)程為最滿意時(shí)的Kp、Ki、Kd，畫出矯正后的Bode圖，查出相穩(wěn)定裕度量y和穿越頻率Wc。3、 總結(jié)一種有效的選擇Kp、Ki、Kd方法，以最快的速度獲得滿意的參數(shù)。先通過(guò)改變Kp的值，使Kp滿足要求，再改變Ki，最后是Kd，通過(guò)這樣一次改變參數(shù)的方法可以很快的達(dá)到滿意的效果。試湊法：增大比例系數(shù)Kp，一般加快系統(tǒng)響應(yīng)，在有靜差的情況下有利于減小靜差，但過(guò)大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)有較大超調(diào)，并產(chǎn)生震蕩，使穩(wěn)定性變壞；增大積分時(shí)間Ti，有利于減小超調(diào)，減小震蕩，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但系統(tǒng)靜差的消除將隨之減慢