[畢業(yè)設(shè)計(jì)精品]P、PD和PID控制器性能比較

1、武漢理工大學(xué)自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)說明書課 程 設(shè) 計(jì)題 目自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)學(xué) 院自動(dòng)化學(xué)院專 業(yè)自動(dòng)化專業(yè)班 級(jí)班姓 名指導(dǎo)教師2011年01月09日18課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題 目: p、pd和pid控制器性能比較 初始條件： 一二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示，其中系統(tǒng)對(duì)象模型為 ， 控制器傳遞函數(shù)為（比例p控制），（比例積分pi控制），（比例積分微分pid控制），令，di(s)為上述三種控制律之一。rye+-+w-要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）（1） 分析系統(tǒng)分別在p、pd、pid控制器作用下的，由參考輸入決定的系統(tǒng)類型及誤差常數(shù)；（2） 根據(jù)（1）中

2、的條件求系統(tǒng)分別在p、pd、pid控制器作用下的、由擾動(dòng)w(t)決定的系統(tǒng)類型與誤差常數(shù)； （3） 分析該系統(tǒng)的跟蹤性能和擾動(dòng)性能；（4） 在matlab中畫出（1）和（2）中的系統(tǒng)響應(yīng)，并以此證明（3）結(jié)論；（5） 對(duì)上述任務(wù)寫出完整的課程設(shè)計(jì)說明書，說明書中必須寫清楚計(jì)算分析的過程，其中應(yīng)包括matlab源程序或simulink仿真模型，并注釋。說明書的格式按照教務(wù)處標(biāo)準(zhǔn)書寫。時(shí)間安排：（1） 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書的布置，講解 （一天）（2） 根據(jù)任務(wù)書的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思。（一天）（3） 熟悉matlab中的相關(guān)工具（一天）（4） 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真分析。（四天）（5） 撰寫說明書。 （兩天）（6）

3、 課程設(shè)計(jì)答辯（一天）指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日摘要目前工業(yè)自動(dòng)化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個(gè)重要標(biāo)志。同時(shí)，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論三個(gè)階段。當(dāng)今的自動(dòng)控制技術(shù)都是基于反饋的概念。反饋理論的要素包括三個(gè)部分：測(cè)量、比較和執(zhí)行。測(cè)量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個(gè)誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。工程實(shí)際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，簡(jiǎn)稱pid控制，又稱pid調(diào)節(jié)。pid控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。當(dāng)被控對(duì)象的

4、結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用pid控制技術(shù)最為方便。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象，或不能通過有效的測(cè)量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用pid控制技術(shù)。pid控制，實(shí)際中也有pi和pd控制。pid控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分(i)、微分(d)計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。本次課程設(shè)計(jì)先介紹p、pd、pid各自的性能，分析系統(tǒng)分別在其控制下由參考輸入及擾動(dòng)決定的系統(tǒng)類型和誤差常數(shù)，并分別應(yīng)用matlab仿真。從而來比較p、pd、pid性能，本所介紹的三種方法各有其特點(diǎn)，其共同

5、點(diǎn)都是通過試驗(yàn)，然后按照工程經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。但無論采用哪一種方法所得到的控制器參數(shù)，都需要在實(shí)際運(yùn)行中進(jìn)行最后調(diào)整與完善。目錄1.p、pd、pid控制器下的系統(tǒng)性能分析11.1比例（p）控制器11.2比例微分（pd）控制器11.3比例積分微分（pid）控制器22.系統(tǒng)流程圖23.由參考輸入決定的系統(tǒng)類型及誤差常數(shù)23.1 系統(tǒng)類型23.2 誤差常數(shù)34.由擾動(dòng)w（t）決定的系統(tǒng)類型及誤差常數(shù)54.1 系統(tǒng)類型54.2 誤差常數(shù)55.系統(tǒng)的跟蹤性能和擾動(dòng)性能75.1 跟蹤性能75.2 擾動(dòng)性能86.用matlab求系統(tǒng)響應(yīng)86.1 由參考輸入決定的系統(tǒng)的響應(yīng)86.2由擾動(dòng)w(t)決

6、定的系統(tǒng)的響應(yīng)127.體會(huì)和總結(jié)168.參考文獻(xiàn)17 p、pd和pid控制器性能比較1.p、pd、pid控制器下的系統(tǒng)性能分析1.1比例（p）控制器 具有比例控制規(guī)律的控制器即為p控制器。p控制器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)具有可調(diào)增益的放大器。在信號(hào)變換的過程中，p控制器只改變信號(hào)的增益而不影響其相位。其控制規(guī)律是在一定界限內(nèi)控制器作用的變化量與輸入偏差成比例，對(duì)偏差反應(yīng)快，但控制結(jié)果存在靜差。如圖1-1所示。 圖1-1 p控制器1.2比例微分（pd）控制器具有比例微分控制規(guī)律的控制器，稱為pd控制器，其輸出與輸入的關(guān)系如下式所示：式中，為比例系數(shù)；為微分時(shí)間常數(shù)。與都是可調(diào)的參數(shù)。pd控制器如圖1-2所示

7、. 圖1-2 pd控制器在串聯(lián)校正時(shí)，可使系統(tǒng)增加一個(gè)的開環(huán)零點(diǎn)，使系統(tǒng)的相角裕度提高，因而有助于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的改善。pd控制器中的微分控制規(guī)律，能反映輸入信號(hào)的變化趨勢(shì)，產(chǎn)生有效的早期修正信號(hào)，以增加系統(tǒng)的阻尼程度，從而改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1.3比例積分微分（pid）控制器 具有比例積分微分控制規(guī)律的控制器，稱pid控制器，如圖1-4所示。這種組合具有三種基本規(guī)律各自的特點(diǎn)，其輸入輸出關(guān)系為：pid控制器是pi控制器和pd控制器的組合，在低頻區(qū)主要是pi控制器起作用，用以提高系統(tǒng)型別，減小穩(wěn)態(tài)誤差；在中高頻區(qū)，主要是pd控制器起作用，用以增大幅值穿越頻率和相位裕度，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，從而全面

8、提高系統(tǒng)性能。pid控制器如圖1-3所示。 圖1-3 pid控制器2.系統(tǒng)流程圖rye+-+w- 一二階系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程圖如圖2-1所示圖2-1 系統(tǒng)流程圖3.由參考輸入決定的系統(tǒng)類型及誤差常數(shù)3.1 系統(tǒng)類型（1）在p控制系統(tǒng)的作用下時(shí)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：由此可知系統(tǒng)的類型為0型系統(tǒng)；（2）在pd控制器的作用下，控制器傳遞函數(shù)為：，則系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：由此可知系統(tǒng)的類型為0型系統(tǒng)；（3）在pid控制器的作用下，控制器的傳遞函為：，則系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：由此可知系統(tǒng)的類型為1型系統(tǒng)。3.2 誤差常數(shù)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算公式表示如下：（1）在p控制系統(tǒng)的作用下時(shí)，系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為 列出勞斯

9、表： 10 21 21 0 21 由勞斯判據(jù)，此時(shí)系統(tǒng)是穩(wěn)定的； 此時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為： 若為階躍輸入 則 若為斜坡輸入 則 若為加速度輸入 則（2）在pd控制器的作用下，系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為：列出勞斯表： 190 399 403 0 399此時(shí)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。此時(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為：若為階躍輸入， 則 若為斜坡輸入， 則若為加速度輸入，則（3）在pid控制器的作用下，系統(tǒng)的閉環(huán)特征方程為： 列出勞斯表 388 798 806 19 0 19此時(shí)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。此時(shí)穩(wěn)態(tài)誤差為：若為階躍輸入， 則 ；若為斜坡輸入， 則 ；若為加速度輸入， 則 ；經(jīng)以上分析計(jì)算，系統(tǒng)分別在p、pd、pid控制作用下的，

10、由參考輸入決定的系統(tǒng)類型及誤差常數(shù)如下表所示：控制器系統(tǒng)類型階躍輸入斜坡輸入加速度輸入p控制器02r/21pd控制器02r/21pid控制器104r4.由擾動(dòng)w（t）決定的系統(tǒng)類型及誤差常數(shù)由于輸入信號(hào)和擾動(dòng)信號(hào)作用于系統(tǒng)的不同位置，因此即使系統(tǒng)對(duì)于某種形式輸入信號(hào)作用的穩(wěn)態(tài)誤差為零，但對(duì)于同一形式的擾動(dòng)作用，其穩(wěn)態(tài)誤差未必為零。系統(tǒng)響應(yīng)擾動(dòng)w(t)的輸出端誤差信號(hào)為：由于誤差傳遞函數(shù)所含s=0的零點(diǎn)數(shù)，等價(jià)于系統(tǒng)擾動(dòng)作用點(diǎn)前的前向通道串聯(lián)積分環(huán)節(jié)數(shù)vi 與主反饋通道串聯(lián)積分環(huán)節(jié)數(shù)之和，故對(duì)于響應(yīng)擾動(dòng)作用的系統(tǒng)，有以下結(jié)論： 1.擾動(dòng)作用點(diǎn)之前的前向通道積分環(huán)節(jié)數(shù)與主反饋通道積分環(huán)節(jié)數(shù)之和決定

11、系統(tǒng)響應(yīng)擾動(dòng)作用的型別，該類型與擾動(dòng)作用點(diǎn)之后前向通道的積分環(huán)節(jié)數(shù)無關(guān)；2.如果在擾動(dòng)作用點(diǎn)之前的前向通道或主反饋通道中設(shè)置v個(gè)積分環(huán)節(jié)，必可消除系統(tǒng)在擾動(dòng)信號(hào)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差；3.在擾動(dòng)作用點(diǎn)之前環(huán)節(jié)的放大倍數(shù)越大，則系統(tǒng)的擾動(dòng)穩(wěn)態(tài)誤差越小。4.1 系統(tǒng)類型（1）當(dāng)系統(tǒng)控制器的傳遞函數(shù)為時(shí)，該系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)系統(tǒng)作用為0型系統(tǒng)；（2）當(dāng)控制器傳遞函數(shù)為時(shí)，該系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)系統(tǒng)作用為0型系統(tǒng)；（3）當(dāng)控制器的傳遞函數(shù)為時(shí)，在擾動(dòng)作用點(diǎn)之前的積分環(huán)節(jié)=1，而，故該控制系統(tǒng)對(duì)擾動(dòng)作用為1型系統(tǒng)。4.2 誤差常數(shù)下面分別考慮在擾動(dòng)輸入w(t)分別為階躍轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)，斜坡轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)和加速度轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)作用下的穩(wěn)態(tài)誤差。(

12、1) 當(dāng)系統(tǒng)控制器的傳遞函數(shù)為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差表達(dá)式為： 則在擾動(dòng)下的誤差情況為：（2）當(dāng)控制器傳遞函數(shù)為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差表達(dá)式為：則在擾動(dòng)下的誤差情況為：（3）當(dāng)控制器的傳遞函為時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差表達(dá)式為：則在擾動(dòng)下的誤差情況為： 經(jīng)以上分析計(jì)算，系統(tǒng)分別在p、pd、pid控制作用下的，由參考輸入決定的系統(tǒng)類型及誤差常數(shù)如下表所示：控制器系統(tǒng)類型階躍輸入轉(zhuǎn)矩斜坡輸入轉(zhuǎn)矩加速度輸入轉(zhuǎn)矩p控制器0pd控制器0pid控制器105.系統(tǒng)的跟蹤性能和擾動(dòng)性能5.1 跟蹤性能（1）階躍輸入作用下的跟蹤性能 在階躍輸入作用下，i型系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)能跟蹤階躍輸入，且無誤差；對(duì)于0型系統(tǒng)，在穩(wěn)態(tài)時(shí)能跟蹤階躍輸

13、入，但存在一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置誤差，其數(shù)字與輸入階躍函數(shù)的幅值r成正比，與開環(huán)增益k成反比。因此，對(duì)于比例-積分-微分（pid）控制系統(tǒng)能跟蹤階躍輸入，且無誤差；而比例(p)控制系統(tǒng)和比例-微分（pd）控制系統(tǒng)能跟蹤階躍輸入，但存在一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置誤差2r/21。（2）斜坡輸入作用下的跟蹤性能在斜坡輸入作用下，0型系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)不能跟蹤斜坡輸入；對(duì)于i型系統(tǒng)，在穩(wěn)態(tài)時(shí)能跟蹤斜坡輸入，但存在一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置誤差，其數(shù)字與輸入斜坡函數(shù)的斜率r成正比，與開環(huán)增益k成反比。因此，對(duì)于比例(p)控制系統(tǒng)和比例-微分（pd）控制系統(tǒng)不能跟蹤斜坡輸入，而比例-積分-微分（pid）控制系統(tǒng)能跟蹤斜坡輸入，但存在一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置誤差

14、4r。（3）加速度輸入作用下的跟蹤性能在加速度輸入作用下，0型、i型單位反饋系統(tǒng)都不能跟蹤加速度輸入。因此，對(duì)于比例(p)控制系統(tǒng)、比例-微分（pd）控制系統(tǒng)和比例-積分-微分（pid）控制系統(tǒng)都不能跟蹤加速度輸入。5.2 擾動(dòng)性能（1）階躍擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下的擾動(dòng)性能在階躍擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下，比例(p)控制系統(tǒng)和比例-微分（pd）控制系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，比例控制器產(chǎn)生一個(gè)與擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小相等方向相反的轉(zhuǎn)矩進(jìn)行平衡，該轉(zhuǎn)矩折算到比較裝置輸出端為n0/40，所以系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差n0/40；而比例-積分-微分（pid）控制系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下不存在穩(wěn)態(tài)誤差，因此它的看擾動(dòng)能力是很強(qiáng)的。（2）斜坡

15、擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下的擾動(dòng)性能在斜坡擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下，比例(p)控制系統(tǒng)和比例-微分（pd）控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差為,所以它們的抗擾動(dòng)能力很差；而比例-積分-微分（pid）控制系統(tǒng)在斜坡擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下穩(wěn)態(tài)誤差為,因此它的抗擾動(dòng)的能力較強(qiáng)。（3）加速度擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下的擾動(dòng)性能在加速度擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下，比例(p)控制系統(tǒng)、比例-微分（pd）控制系統(tǒng)和比例-積分-微分（pid）控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差都為,因此它們的抗擾動(dòng)能力都很差。6.用matlab求系統(tǒng)響應(yīng)6.1 由參考輸入決定的系統(tǒng)的響應(yīng)（1）在p控制系統(tǒng)的作用下時(shí)，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)的atlab命令：num=19;den=10, 21,21;

16、t=0:0.01:10; y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y);圖6-1 p控制系統(tǒng)下階躍響應(yīng)曲線 單位斜坡響應(yīng)的matlab命令：num=19;den=10,21,21,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t); plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y);圖6-2 p控制系統(tǒng)下斜坡響應(yīng)曲線 單位加速度響應(yīng)的matlab命令：num=19;den=10,21,21,0,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t); plot(t,y);gr

17、id;xlable(t); ylable(y);圖6-3 p控制系統(tǒng)下加速度響應(yīng)曲線（2）在pd控制器的作用下，控制器傳遞函數(shù)為，則系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)的atlab命令：num=4,361;den=190,403,399;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y) ;圖6-4 pd控制系統(tǒng)下階躍響應(yīng)曲線 單位斜坡響應(yīng)的matlab命令：num=4,361;den=190,403,399,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xla

18、ble(t);ylable(y) ;圖6-5 pd控制系統(tǒng)下斜坡響應(yīng)曲線 單位加速度響應(yīng)的matlab命令：num=4,361;den=190,403,399,0,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y) ;圖6-6 pd控制器下加速度響應(yīng)曲線(3)在pid控制器的作用下，控制器的傳遞函為，則系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)為：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)的atlab命令：num=8,722,19;den=388,806,798,19;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid

19、;xlable(t);ylable(y);圖6-7 pid控制系統(tǒng)下階躍響應(yīng)曲線 單位斜坡響應(yīng)的matlab命令：num=8,722,19;den=388,806,798,19,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y) ;圖6-8 pid控制系統(tǒng)下斜坡響應(yīng)曲線 單位加速度響應(yīng)的matlab命令：num=8,722,19;den=388,806,798,19,0,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y)

20、; 圖6-9 pid控制系統(tǒng)下加速度響應(yīng)曲線由上分析可知：1.在階躍輸入作用下，對(duì)于比例-積分-微分（pid）控制系統(tǒng)能跟蹤階躍輸入，且無誤差；而比例(p)控制系統(tǒng)和比例微分（pd）控制系統(tǒng)能跟蹤階躍輸入，但存在一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置誤差2r/21。2.在斜坡輸入作用下0型系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)不能跟蹤斜坡輸入；對(duì)于1型系統(tǒng)，穩(wěn)態(tài)輸出速度與輸入速度相同，只是存在一個(gè)穩(wěn)態(tài)位置誤差，其數(shù)值與輸入速度信號(hào)的斜率r成正比，而與開環(huán)增益k成反比。因而，對(duì)于比例（p）控制系統(tǒng)和比例微分(pd)控制系統(tǒng)，不能跟蹤斜坡輸入，而pid控制系統(tǒng)能夠跟蹤斜坡輸入。3.在加速度輸入作用下，0型和1型單位反饋系統(tǒng)均不能跟蹤加速度輸入，因此

21、，對(duì)于p,pd和pid控制系統(tǒng)，均不能跟蹤加速度輸入。6.2由擾動(dòng)w(t)決定的系統(tǒng)的響應(yīng)（1）當(dāng)系統(tǒng)控制器的傳遞函數(shù)為時(shí)，擾動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)的atlab命令：num=-1; den=10,21,21;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y); 圖6-10 p控制系統(tǒng)下擾動(dòng)決定的階躍響應(yīng)曲線 單位斜坡響應(yīng)的matlab命令：num=-1; den=10,21,21,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t)

22、;ylable(y);圖6-11 p控制系統(tǒng)下擾動(dòng)決定的斜坡響應(yīng)曲線 單位加速度響應(yīng)的matlab命令：num=-1; den=10,21,21,0,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y);圖6-12 p控制系統(tǒng)下擾動(dòng)的加速度響應(yīng)曲線（2）當(dāng)控制器傳遞函數(shù)為時(shí)，擾動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)的atlab命令：num=-1; den=10,403/19,21;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y

23、); 圖6-13 pd系統(tǒng)下擾動(dòng)的階躍響應(yīng)曲線 單位斜坡響應(yīng)的matlab命令：num=-1; den=10,403/19,21,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y);圖6-14pd系統(tǒng)下擾動(dòng)的斜坡響應(yīng)曲線 單位加速度響應(yīng)的matlab命令：num=-1; den=10,403/19,21,0,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t);plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y);圖6-15pd系統(tǒng)下擾動(dòng)的加速度響應(yīng)曲線（3）當(dāng)控制器的傳遞函

24、為時(shí)，擾動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：?jiǎn)挝浑A躍響應(yīng)的atlab命令：num=-38,0;den=380,806,798,21;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t); plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y);圖6-16 pid系統(tǒng)下擾動(dòng)的階躍響應(yīng)曲線 單位斜坡響應(yīng)的matlab命令：num=-38,0;den=380,806,798,21,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t); plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y);圖6-17pid系統(tǒng)下擾動(dòng)的斜坡響應(yīng)曲線 單位加速度響應(yīng)的matl

25、ab命令：num=-38,0;den=380,806,798,21,0,0;t=0:0.1:10;y,x,t=step(num,den,t); plot(t,y);grid;xlable(t);ylable(y);圖6-18pid系統(tǒng)下擾動(dòng)的加速度響應(yīng)曲線由以上系統(tǒng)響應(yīng)曲線可知：1.在階躍擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下，比例（p）控制系統(tǒng)存在穩(wěn)態(tài)誤差。穩(wěn)態(tài)時(shí)，比例控制器產(chǎn)生一個(gè)與擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩大小相等而方向相反的轉(zhuǎn)矩-以進(jìn)行平衡。在比例控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)存在常值穩(wěn)態(tài)誤差為，在比例微分控制系統(tǒng)中，也存在常值穩(wěn)態(tài)誤差，而在pid控制系統(tǒng)中在階躍擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下不存在穩(wěn)態(tài)誤差。2.在斜坡擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩作用下，由于p控制器和pd控制

26、器的穩(wěn)態(tài)誤差均為，因而其抗擾動(dòng)性能很差；在pid控制器中，其穩(wěn)態(tài)誤差為，抗擾動(dòng)能力比較強(qiáng)。3.在加速度擾動(dòng)轉(zhuǎn)矩的作用下，p，pd和pid系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差均為，抗擾動(dòng)能力很差。7.體會(huì)和總結(jié)為期兩周的自動(dòng)控制課程設(shè)計(jì)很快結(jié)束了，本次課程設(shè)計(jì)使我獲益匪淺，不僅鍛煉了理論知識(shí)，而且還學(xué)習(xí)了matlab的使用。matlab是一款專業(yè)的編程與仿真軟件，如果已知一個(gè)控制系統(tǒng)的方框圖，很容易就可以通過matlab仿真得出該控制系統(tǒng)的響應(yīng)曲線和穩(wěn)態(tài)誤差。matlab在自動(dòng)控制原理中的應(yīng)用十分廣泛，本來我對(duì)于matlab的使用不太熟悉，通過本次課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)了matlab的基本使用方法。通過這次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)自動(dòng)控制原理有了深入的理解，熟練地掌握了p控制器、pd控制器、pid控制器的基本控制規(guī)律，掌握了三者之間的性能比較，熟悉了它們各自的特點(diǎn)和用途。通過本次課程設(shè)計(jì)，我對(duì)書本上