PID整定方法的比較研究

1、過程控制課程設(shè)計報告題 目： pid整定方法的比較研究 姓 名： 馮祥勛 學(xué) 號： 010900926 專 業(yè)： 自動化 年 級： 2009 指導(dǎo)教師： 李 玉 榕 2010 年 4 月 23 日目 錄1， 任務(wù)書22， 計算43， pid整定3.1臨界比例度法整定53.2減振蕩法整定83.3應(yīng)曲線法整定104， 測試系統(tǒng) 4.1響應(yīng)曲線144.2性能指標(biāo)145， 擾動測試 5.1響應(yīng)曲線15 5.2性能指標(biāo)166，問題總結(jié)167，心得體會161 任務(wù)書1.1、設(shè)計題目 pid整定方法的比較研究1.2、設(shè)計任務(wù)與原始數(shù)據(jù) 設(shè)計水槽水位單回路控制系統(tǒng)如圖1所示：在閥門開度?u階躍變化50%時，測

2、得液位的響應(yīng)數(shù)據(jù)如表1所示：(1)液位必須控制在一定范圍內(nèi)，否則會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，出現(xiàn)安全事故。液位測量變速器的測量范圍為100400mm。已知測量變送環(huán)節(jié)均為線性測量變送元件。 (2)控制系統(tǒng)采用ddz-iii 型儀表，輸入輸出信號為標(biāo)準(zhǔn)電流信號。(3)閥門為直線特性。 1.3、設(shè)計內(nèi)容 1、用具有純滯后的一階慣性環(huán)節(jié)近似該被控過程的數(shù)學(xué)模型； 2、分別用臨界比例度法、衰減振蕩法、反應(yīng)曲線法整定p，pi 控制器參數(shù)； 3、利用matlab/simulink 構(gòu)建單回路控制系統(tǒng)模型； 4、測試系統(tǒng)液位設(shè)定值為300mm時的響應(yīng)曲線，計算性能指標(biāo)； 5、在系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)下，閥門2加入10%開度

3、的擾動，測試系統(tǒng)的響應(yīng)曲線，計算性能指標(biāo)； 6、比較不同整定方法的控制效果。 7、比較p、pi 控制效果。 2 計算采用兩點(diǎn)法計算參數(shù)， 由：t= (t2-t1)/ln1-y0(t1)-ln1-y0(t2)=t2ln1-y0(t1)-t1ln1-y0(t2)/ln1-y0(t1)-ln1-y0(t2) 得：t00.20.40.60.811.2y*0.0000.0000.0280.1920.3630.5690.730t/min1.41.61.82.02.2y*0.8400.9220.9680.990111表2y*(t1)y*(t2) 0.028(0.4)0.569(1.0)0.7370.3790

4、.192(0.6)0.840(1.4)0.4940.4950.363(0.8)0.968(1.8)0.3340.648表3由表3得：=（0.737+0.494+0.334）/3=0.522=（0.379+0.495+0.648）/3=0.507k=(340.5-200.1)/50=2.808g(s)=2.808e(0.507s)/(0.522s+1)檢測變送k1=(20-4)/（400-300）=0.053調(diào)節(jié)閥開度k2=100/16=6.25matlab/simulink 構(gòu)建單回路控制系統(tǒng)模型如圖2 圖23 pid整定3.1臨界比例度法一，將控制器的積分時間置于最大，微分時間置0，二，系統(tǒng)

5、運(yùn)行穩(wěn)定后，對設(shè)定值施加一個階躍擾動，減小，直到出現(xiàn)等幅振蕩，即臨界比例，記下k和等幅振蕩周期tk。三，整定參數(shù)如表4 整定參數(shù)控制規(guī)律k t tdp2k - -pi2.2k 0.85tk -pid1.7k 0.5tk 0.125tk表4收斂：k=2.00 t=999999,響應(yīng)曲線如圖3圖3等幅：k=2.72,t=999999,響應(yīng)曲線如圖4圖4發(fā)散：k=7,t=999999,響應(yīng)曲線如圖5圖5pi整定：由等幅振蕩可得：tk=1.6 k=0.625=1.375 t=1.36 響應(yīng)曲線如圖6圖6進(jìn)行微調(diào)：=0.82 t=1.35 響應(yīng)曲線如圖7圖73.2衰減曲線法 一，將控制器的積分時間置無窮

6、，微分時間置零，使系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行。 二，等系統(tǒng)穩(wěn)定后，對設(shè)定值施加一個階躍振動，調(diào)節(jié)比例帶，使衰減比n=41的振蕩過程，記錄相應(yīng)的衰減振蕩周期ta或上升時間，比例帶s。 三，根據(jù)所記錄的s，ts,下表給出的經(jīng)驗公式計算出控制器的，t1及td，如表5。衰減率整定參數(shù)控制規(guī)律 t1 td0.75p s - - pi1.2s0.5 ts - pid 0.8s 0.3 ts 0.1 ts表5k=1.38時，衰減比n=41 ts=1.72，響應(yīng)曲線如圖8圖8整定參數(shù)如表6衰減率 整定參數(shù)控制規(guī)律 t1 td0.75p 0.72 - - pi0.870.86 -表6pi整定反應(yīng)曲線如圖9圖9微調(diào)：k=0

7、.65 k=1.15，響應(yīng)曲線如圖10圖103.3反應(yīng)曲線法：反應(yīng)曲線法，在預(yù)先不知道控制對象特性的情況下進(jìn)行的。如果知道控制對象的特性參數(shù)，即時間常數(shù)t、時間遲延和放大系數(shù)k，則可按經(jīng)驗公式計算出調(diào)節(jié)器的參數(shù)。利用這種方法整定的結(jié)果可達(dá)到衰減率=0.75的要求。無自衡過程的整定公式如表7 整定參數(shù)控制規(guī)律 t1 td p - - pi 1.1 3.3 - pid 0.85 2 0.5表7自衡過程的整定計算公式如表8整定參數(shù) 控制規(guī)律 /t0.20.20/t01.5t1tdt1tdp/(* t0)-2.6(/t0-0.08)/(/t0+0.7)-pi1.1/(* t0)3.3-2.6(/t0-

8、0.08)/(/t0+0.6)0.8t0-pid0.85/(* t0)20.52.6(/t0-0.15)/(/t0+0.08)0.81t0+0.190.25t1表8流程圖如圖11圖11響應(yīng)曲線如圖12圖12整定參數(shù)如表9整定參數(shù) 控制規(guī)律 0/t0=0.38，1/=0.93，0=0.5，t0=1.3t1tdp0.671-pi0.7401.04-表9p整定反應(yīng)曲線如圖13圖13pi整定流程圖如圖14圖14反應(yīng)曲線如圖15圖154 測試系統(tǒng)4.1響應(yīng)曲線響應(yīng)曲線如圖16圖164.2性能指標(biāo)超調(diào)量=126.65/111=114.09% 延遲時間td=0.75 余差e()=300-111=189 峰值

9、時間tp=1.35s 上升時間tr=1-0.57=0.43s 調(diào)節(jié)時間ts=2.5-0.57=1.93spi整定反應(yīng)曲線如圖17圖17性能指標(biāo)：延遲時間td=0.91s 上升時間tr=3.28-0.58=2.7s 余差e()=300-300=0 調(diào)節(jié)時間ts=1.35s5 擾動測試 5.1響應(yīng)曲線系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)下，閥門2加入10%開度的擾動，測試系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。擾動階躍信號為0-10系統(tǒng)流程圖如圖18圖18反應(yīng)曲線如圖19圖195.2性能指標(biāo)：延遲時間td=0.912s 上升時間tr=3.28-0.58=2.7s 余差e()=300-300=0 調(diào)節(jié)時間ts=1.35s6 問題總結(jié)1，開始對軟件

10、不是很熟悉，挺多功能不懂用，如數(shù)據(jù)的測量，不知道用放大來觀察，時間延時器錯誤的選了兩個輸入端的。不知道如何設(shè)定積分器參數(shù)等問題。 2， 用兩點(diǎn)法計算傳遞函數(shù)時，方法不是很清楚。開始時忘了化成標(biāo)幺值，后面又不知道要減去初始值，花了很多時間。3， 用臨界比例度法整定參數(shù)時，檢測變送環(huán)節(jié)的參數(shù)k1算錯了。整定后發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)振蕩厲害。后面進(jìn)行微調(diào)，將比例系數(shù)調(diào)小。4， 衰減曲線法整定時控制衰減比等于4比1困難。5，測試系統(tǒng)液位設(shè)定值為300mm時的響應(yīng)曲線時，忘了將300mm轉(zhuǎn)化成電流值。性能指標(biāo)的具體參數(shù)有哪些不記得。7 心得體會經(jīng)過此次的課設(shè)，更加清楚pid整定和整定的方法以及pi控制的作用，同時更加

11、熟悉matlab軟件的應(yīng)用。親身體驗了三種整定方法:1,臨界比例度法 2，衰減曲線法 3，反應(yīng)曲線法。其中，臨界比例度法整定后一般需要微調(diào)，衰減曲線法控制衰減比等于4比1要細(xì)心 。深切了解到pi控制作用的內(nèi)涵：在pi控制器中，當(dāng)kc不變時，減小ti，積分控制作用增強(qiáng)，衰減比減小，振蕩加劇，隨動控制系統(tǒng)閉環(huán)響應(yīng)的超調(diào)量增大。調(diào)節(jié)過程加快，振蕩頻率升高。若保持kc不變而減小ti，或保持ti不變而增大kc，都會增強(qiáng)積分控制作用，使衰減比減小，振蕩加劇，超調(diào)量或最大偏差增大。積分控制作用除了用于消除閉環(huán)系統(tǒng)余差外，它也降低閉環(huán)控制系統(tǒng)的振蕩頻率，使閉環(huán)控制系統(tǒng)的響應(yīng)變慢。這是由于引入積分后，閉環(huán)系統(tǒng)階

12、數(shù)增大，并引入相位滯后所造成的。同時我還發(fā)現(xiàn)在整定后進(jìn)行微調(diào)時，增大比例系數(shù)一般將加快系統(tǒng)的響應(yīng)，余差變小，但使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差。減小積分時間，將使系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，使余差（靜差）消除加快。一個星期的課程設(shè)計很快就將接近尾聲，我感覺到在這期間學(xué)到了許多的東西。也通過這一學(xué)期對這門課的不斷學(xué)習(xí)和深入了解，使我真正的明白這門課對系統(tǒng)的設(shè)計的重要性。如果經(jīng)過模擬仿真實驗就進(jìn)行直接實驗，不但提高系統(tǒng)的研發(fā)效率，減少系統(tǒng)設(shè)計中的調(diào)試時間，增強(qiáng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，以至于減少在系統(tǒng)研發(fā)中的資金投入。因此我們學(xué)習(xí)這門課對我們以后的發(fā)展有很大的幫助，做課程設(shè)計不僅鞏固了課本所學(xué)過的知識，增加實踐經(jīng)驗，同時還學(xué)到了

13、很多在書本上所沒有學(xué)到過的內(nèi)容。這次課程設(shè)計使我懂得了理論與實際相結(jié)合的重要性，理論的知識有時候比較抽象，使我們很難理解，如果把兩者結(jié)合起來，這樣理解一些知識就比較容易了。通過本次課程設(shè)計提高了自己的實際動手能力和獨(dú)立思考的能力。這為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)，做設(shè)計也可以發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處，我們在以后的學(xué)習(xí)中要時刻的彌補(bǔ)自己的缺點(diǎn)。 分項中的小項采用、號居中，黑體小2號；段前、段后距為1行；行距：固定值36磅畢業(yè)論文答辯開場白尊敬的主持人、評委老師：早上好，我是09春行政管理本科的學(xué)生xxx。我的畢業(yè)論文題目是論我國城市公共物品及其供給，指導(dǎo)老師是xxx老師。我的論文從確定題目、擬定提綱

14、到完成初稿、二稿、三稿到最后的定稿，得到了x老師的精心指導(dǎo)，使我很快掌握了論文的寫作方法，并在較短的時間內(nèi)完成了論文的寫作。不論今天答辯的結(jié)果如何，我都會由衷的感謝指導(dǎo)老師的辛勤勞動，感謝各位評委老師的批評指正。首先，我想談?wù)勥@個畢業(yè)論文設(shè)計的目的及意義。隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的突飛猛進(jìn),國家之間的經(jīng)濟(jì)界限漸趨模糊,但卻使國家次級的經(jīng)濟(jì)形式城市經(jīng)濟(jì)的重要性日漸突出起來,城市之間的競爭正成為國家之間競爭的重要依托。世界各國(地區(qū))政府都正積極致力于培育和提高城市競爭力,而城市公共物品的供給則是推動城市競爭力提高的重要因素,城市公共物品的供給理所當(dāng)然地受到了各國(地區(qū))政府的高度重視。在二十一世紀(jì)的今

15、天,城市化不僅是我國經(jīng)濟(jì)增長的一個支撐點(diǎn),也是增進(jìn)國民福利的重要手段,若處理不當(dāng)則會成為我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展的障礙。未來10幾年,中國城市化將進(jìn)入從40%發(fā)展到70%的國際公認(rèn)的加速發(fā)展時期。隨著中國城市化進(jìn)程的日益加快,如何在新的形勢下,實現(xiàn)城市公共物品有效地供給以滿足城市發(fā)展的需要,成為我們當(dāng)前急需解決的重大問題。為此，研究我國城市公共物品的問題，具有十分重要的理論和現(xiàn)實意義。于是最終將論文題目定為論我國城市公共物品及其供給。其次，說說文章的具體結(jié)構(gòu)。論文闡述了城市公共物品的定義及特點(diǎn)，分析了我國城市公共物品供給不足的現(xiàn)狀及城市公共物品供給方式，著重探討目前提高我國城市公共物品供給的方法：

16、樹立“公共財政”觀念,轉(zhuǎn)變政府職能 ；加快投資融資體制的改革,加大對城市公共物品的投資 ；改進(jìn)政府對公共物品生產(chǎn)的管制方法 ；發(fā)揮市場與社會的力量,形成供給主體多元化格局等。只有切實做好對城市公共物品的供給，才能使公共物品滿足城市公眾的需要，更有效地為社會和民眾服務(wù)。唯有如此，和諧社會的建設(shè)才會事半功倍。我想談?wù)勥@篇論文存在的不足：限于各種條件的制約，使得本論文對城市公共物品的供給方式探索不夠深入，還需要繼續(xù)進(jìn)行思考和探索。最后，再次感謝x老師在我的畢業(yè)論文寫作過程中所給與的悉心幫助與指導(dǎo)；其次我要感謝各位專業(yè)老師在這兩年來我的教育與培養(yǎng)，使我初步掌握了行政管理專業(yè)的基本知識，還要感謝本專業(yè)同

17、學(xué)對我的關(guān)心與支持，和你們生活在一起的日子很快樂！也很難忘！懇請各位老師、同學(xué)們進(jìn)行批評指正。謝謝大家！我的大學(xué)愛情觀目錄：1、 大學(xué)概念2、 分析愛情健康觀3、 愛情觀要三思4、 大學(xué)需要對愛情要認(rèn)識和理解5、 總結(jié)1、什么是大學(xué)愛情：大學(xué)是一個相對寬松，時間自由，自己支配的環(huán)境，也正因為這樣，培植愛情之花最肥沃的土地。大學(xué)生戀愛一直是大學(xué)校園的熱門話題，戀愛和學(xué)業(yè)也就自然成為了大學(xué)生在校期間面對的兩個主要問題。戀愛關(guān)系處理得好、正確，健康，可以成為學(xué)習(xí)和事業(yè)的催化劑，使人學(xué)習(xí)努力、成績上升；戀愛關(guān)系處理的不當(dāng)，不健康，可能分散精力、浪費(fèi)時間、情緒波動、成績下降。因此，大學(xué)生的戀愛觀必須樹立

18、在健康之上，并且樹立正確的戀愛觀是十分有必要的。因此我從下面幾方面談?wù)勛约旱膶Υ髮W(xué)愛情觀。2、什么是健康的愛情：1) 尊重對方，不顯示對愛情的占有欲，不把愛情放第一位，不癡情過分；2) 理解對方，互相關(guān)心，互相支持，互相鼓勵，并以對方的幸福為自己的滿足; 3) 是彼此獨(dú)立的前提下結(jié)合；3、什么是不健康的愛情：1)盲目的約會，忽視了學(xué)業(yè);2)過于癡情，一味地要求對方表露愛的情懷，這種愛情常有病態(tài)的夸張;3)缺乏體貼憐愛之心，只表現(xiàn)自己強(qiáng)烈的占有欲;4)偏重于外表的追求;4、大學(xué)生處理兩人的在愛情觀需要三思：1. 不影響學(xué)習(xí)：大學(xué)戀愛可以說是一種必要的經(jīng)歷，學(xué)習(xí)是大學(xué)的基本和主要任務(wù)，這兩者之間有

19、錯綜復(fù)雜的關(guān)系，有的學(xué)生因為愛情，過分的忽視了學(xué)習(xí)，把感情放在第一位；學(xué)習(xí)的時候就認(rèn)真的去學(xué)，不要去想愛情中的事，談戀愛的時候用心去談，也可以交流下學(xué)習(xí)，互相鼓勵，共同進(jìn)步。2. 有足夠的精力：大學(xué)生活，說忙也會很忙，但說輕松也是相對會輕松的！大學(xué)生戀愛必須合理安排自身的精力，忙于學(xué)習(xí)的同時不能因為感情的事情分心，不能在學(xué)習(xí)期間，放棄學(xué)習(xí)而去談感情，把握合理的精力，分配好學(xué)習(xí)和感情。3、 有合理的時間；大學(xué)時間可以分為學(xué)習(xí)和生活時間，合理把握好學(xué)習(xí)時間和生活時間的“度”很重要；學(xué)習(xí)的時候，不能分配學(xué)習(xí)時間去安排兩人的在一起的事情，應(yīng)該以學(xué)習(xí)為第一；生活時間，兩人可以相互談?wù)剳賽?，用心去談，也?/p>

20、以交流下學(xué)習(xí)，互相鼓勵，共同進(jìn)步。5、大學(xué)生對愛情需要認(rèn)識與理解，主要涉及到以下幾個方面：（1） 明確學(xué)生的主要任務(wù)“放棄時間的人，時間也會放棄他。”大學(xué)時代是吸納知識、增長才干的時期。作為當(dāng)代大學(xué)生，要認(rèn)識到現(xiàn)在的任務(wù)是學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)做人、學(xué)習(xí)知識、學(xué)習(xí)為人民服務(wù)的本領(lǐng)。在校大學(xué)生要集中精力，投入到學(xué)習(xí)和社會實踐中，而不是因把過多的精力、時間用于談情說愛浪費(fèi)寶貴的青春年華。因此，明確自己的目標(biāo)，規(guī)劃自己的學(xué)習(xí)道路，合理分配好學(xué)習(xí)和戀愛的地位。（2） 樹林正確的戀愛觀提倡志同道合、有默契、相互喜歡的愛情：在戀人的選擇上最重要的條件應(yīng)該是志同道合，思想品德、事業(yè)理想和生活情趣等大體一致。擺正愛情與學(xué)習(xí)、事業(yè)的關(guān)系：大學(xué)生應(yīng)該把學(xué)習(xí)、事業(yè)放在首位，擺正愛情與學(xué)習(xí)、事業(yè)的關(guān)系，不能把寶貴的大學(xué)時間，鍛煉自身的時間都用于談情說有愛而放松了學(xué)習(xí)。 相互理解、相互信任，是一份責(zé)任和奉獻(xiàn)。愛情是奉獻(xiàn)而不時索取，是擁有而不是占有。身邊的人與事時刻為我們敲響警鐘，不再讓悲劇重演。生命只有一次，不會重來，大學(xué)生一定要樹立正確的愛情觀。（3） 發(fā)展健康的戀愛行為 在當(dāng)今大學(xué)校園，情侶成雙入對已司空見慣。抑制大學(xué)生戀愛是不實際的，大學(xué)生