实验一-PID控制.docx

实验一基于MatlabZSimulink的单回路PID控制系统设计姓名:梁中贤学号:3120619120班级:自动化12-1班一、实验目的1）通过本实验，熟悉了解单回路PID（比例-积分-微分）控制系统的构成及工作过程，掌握PlD控制器的参数整定方法。2）熟悉基于MATLABZSimulink的过程控制系统仿真设计方法。3）根据所得到的控制曲线分析，对控制器参数进行修正，得到最佳的控制效果和控制曲线。二、实验原理单回路控制系统是指针对一个被控对象，采用一个控制器来保持某个参数恒定的闭环负反馈控制系统，其控制器只有一个测量输入信号和一个输出执行信号。由于这种控制系统结构简单，性能较好，调试方便等优点，故在工业生产中被广泛使用。PID控制是最经典、应用最广泛的控制方法，是单回路控制系统主要的控制方法，是其他控制思想的基础。本实验是基于MATLAB/Simulink的过程控制系统PID控制仿真实验。针对被控对象，首先选定控制器的调节规律，在控制器的调节规律已经确定的情况下，控制系统的品质主要决定于控制器参数的整定。被控对象的传递函数为：S")="1-本实验采用的PID控制器传递函数为:GC(三)=K(1+2+7LS)=V(1+2+仁S)zoc>Z7O或写成：GU(三)=KP+KDS其中Kp、Ki、KD分别为比例系数、积分系数和微分系数；Ti、Tb分别为积分时间常数和微分时间常数；（5为比例度。控制系统的Simulink仿真图分别如图1、图2所示。图1PID控制系统Simulink仿真图1图2PID控制系统Simulink仿真图2根据不同的参数设置，可以得到单纯的比例控制、比例积分控制、比例微分控制以及比例积分微分控制等不同的控制系统。控制器参数的工程整定实验法，是通过对典型输入响应曲线所得到的特征量，按照动态特性参数法、衰减曲线法、临界比例度法、或经验法中的某一种方法，求得控制器的各个参数，进行工程整定，使系统的性能达到最佳。三、实验内容1）建立如图1,2所示的Simulink仿真系统图。2）将PlD控制器设置成纯比例控制器，进行仿真，观测系统的相应曲线，分析系统性能；然后调整比例增益，观察相应曲线的变化，分析系统性能的变化。3）将控制器的功能改为比例积分控制器，观测系统的相应曲线，分析比例积分控制的作用。4）将控制器的功能改为比例微分控制器，观测系统的相应曲线，分析比例微分控制的作用。5）将PID控制器设置成纯比例控制器，不断修改比例增益，使得系统输出的过渡过程曲线衰减比为4:1,记录此时的比例增益和系统的输出曲线图。6）根据衰减曲线法经验公式求出PI,PlD控制器的整定参数。分别记录相应的输出曲线图。7）调整控制参数改善控制性能。8）采用其他的工程整定方法调节控制器参数。9）记录各种控制参数下的稳态值、余差、最大动态偏差、衰减比、上升时间、调节时间等性能参数。四、实验报告1）按照实验报告所要求的统一格式，填写实验报告；2）记录实验过程以及相应的控制器参数、系统性能参数和响应曲线图等实验数据和结果。3）根据实验过程和结果，分析控制器参数对控制系统品质的影响。