1、實(shí)驗(yàn)一 PID參數(shù)整定（穩(wěn)態(tài)邊界法）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解PID調(diào)節(jié)原理，P、I、D對被控系統(tǒng)調(diào)節(jié)過程的影響2、利用Simulink工具箱對PID參數(shù)進(jìn)行整定.、實(shí)驗(yàn)設(shè)備安裝Matlab 6.0 （以上版本）PC計(jì)算機(jī)一臺三、實(shí)驗(yàn)原理和步驟（一）實(shí)驗(yàn)原理1、PID控制參數(shù)PID調(diào)節(jié)的動作規(guī)律是1 tde (t)u(t) = K p e(t)e(t)dt Td(式 1-1 )Ti 0dt式1-1中，Kp為比例系數(shù)；Ti為積分時(shí)間常數(shù)；TD為微分時(shí)間常數(shù)；u（t） 為控制器輸出；e（t）為控制器輸入。2、PID參數(shù)Kp、Ti、TD對控制過程的影響（1） 比例系數(shù)Kpo增大Kp,比例帶減小，加快系統(tǒng)的響

2、應(yīng)速度，有利于 減小殘差，但不能消除殘差。Kp過大會使系統(tǒng)產(chǎn)生超調(diào)，振蕩次數(shù)增多，調(diào) 節(jié)時(shí)間長，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（2）積分時(shí)間常數(shù)Ti。增大Ti，可減小超調(diào)，減小振蕩，使系統(tǒng)穩(wěn)定，消 除殘差。（3） 微分時(shí)間常數(shù)TDb加入TD調(diào)節(jié)，可改善系統(tǒng)動態(tài)特性，減小超調(diào)量， 縮短調(diào)節(jié)時(shí)間。微分時(shí)間過大或過小都會影響超調(diào)量，只有適當(dāng)?shù)奈?分時(shí)間常數(shù)才能獲得滿意的調(diào)節(jié)過程。微分作用使得系統(tǒng)對擾動變敏 感。（4）（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、過程控制系統(tǒng)常用的PID調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù)為KI亠G（s）二K p L KdS （式 1-2）s式1-2中，Kp, Ki，KD分別是比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)。2、某被控對象為二階慣

3、性環(huán)節(jié)，其傳遞函數(shù)為：G（s）-;測量（5s +1）（2s + 1）1裝置和調(diào)節(jié)閥的特性為：Gm（s）1 ,Gv（s） =1。現(xiàn)采用穩(wěn)定邊界法整定PID10 s +1參數(shù)：(1)在Matlab的Simulink工具箱里，搭建系統(tǒng)方框圖，如下所示(2) 為得到響應(yīng)曲線的將仿真環(huán)境中的“Stop Time ”設(shè)置為60, “ Relative toleranee ” 設(shè)置為 1e-5(3) 未整定PID參數(shù)前，在比例系數(shù)Kp=1的調(diào)節(jié)下，被控系統(tǒng)的輸出曲線是：353020510510203040506011«n: /11?1'1'11'11>jT/JF-JT

4、/; /11111'11111'1'1jF:/:/° i1'1'1'1'11-/ -/:1/ r T r111'11111111'1'1'1'/ r/ : f .:1'1'1'111'111:/-JM/-Jr»1'1111111111'1'1'1'/:/f:y-1 i1 i1!111'11111111i11 1(4)利用穩(wěn)定邊界法整定PID三個參數(shù)。先選取較大的 Kp,例如100,使系統(tǒng) 出現(xiàn)不穩(wěn)定的

5、增幅振蕩，然后采取折半取中的方法尋找臨界增益， 例如第一個點(diǎn) 是Kp=50,如果仍未增幅振蕩則選取下一點(diǎn) Kp=25,否則選取Kp=75直到出現(xiàn) 等幅振蕩為止。請截出相應(yīng)的響應(yīng)曲線圖形選取的Kp=12.5(5)按照穩(wěn)定邊界法計(jì)算PID參數(shù)。穩(wěn)定邊界法的計(jì)算公式如表 1所示調(diào)節(jié)規(guī)律KpKiKdP0.5KpPI0.455Kp0. 535Kp/TPID0.6Kp1.2Kp/T0.075Kp*TT大概取15.2根據(jù)表 1,計(jì)算得 Kp=7.500，Ki=0.9868，Kd= 14.2500(6)然后回到Simulink環(huán)境下，設(shè)置三個參數(shù)為計(jì)算數(shù)值，得階躍響應(yīng)曲線:1009080I70403020I100203040506010思考題：1、 分析使用穩(wěn)態(tài)邊界法得到的響應(yīng)曲線的動態(tài)偏差，調(diào)節(jié)時(shí)間和余差性能指標(biāo)。使用穩(wěn)態(tài)邊界法得到的相應(yīng)曲線調(diào)節(jié)可以消除余差，調(diào)節(jié)時(shí)間大概為45s左右，不算長，但是它的超調(diào)量確是比較大的。2、如何微調(diào)PID三個參數(shù)，改善響應(yīng)曲線