PID控制及仿真(共5頁)

1、成績廣州航海學院計算機控制的理論基礎 實驗報告專業(yè)班級 電氣16 姓名學號 馮 實驗名稱 PID控制及仿真 實驗日期 2019.12.20 實驗組號 指導教師 李老師 （報告內容包括：實驗目的、實驗設備及器材、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)、圖標及曲線處理、實驗小結等）一、實驗目的1了解常用的計算機控制算法；2熟悉模擬PID控制的基本原理及控制參數(shù)的作用；3掌握數(shù)字PID控制算法及其仿真。二、實驗設備及器材PC機一臺三、實驗步驟及內容1. 位置式PID控制仿真1.1位置式PID控制程序如下：1.1.1創(chuàng)建PlantModel的M文件并保存function dy=PlantModel(t,y,flag,pa

2、ra) %定義PlantModel函數(shù)u=para;J=0.0067;B=0.1;dy=zeros(2,1);dy(1)=y(2);dy(2)=-(B/J)*y(2)+(1/J)*u;1.1.2位置式PID程序如下clear all; %清除所有close all; %關閉所有ts=0.001; %設置采樣時間xk=zeros(2,1); %設置矩陣e_1=0;u_1=0;for k=1:1:2000 %設置循環(huán)函數(shù)以及采樣時刻 time(k)=k*ts; rin(k)=0.50*sin(1*2*pi*k*ts); %設置輸入為正弦函數(shù) para=u_1; tSpan=0 ts; tt,xx=

3、ode45(PlantModel,tSpan,xk, ,para); %調用PlantModel函數(shù) xk=xx(length(xx),:); %輸出xx的長度 yout(k)=xk(1); e(k)=rin(k)-yout(k); %求出e(k)的表達式 de(k)=(e(k)-e_1)/ts; %求出de(k)的表達式 u(k)=20.0*e(k)+0.50*de(k); %求出u(k)的表達式 if u(k)10.0 %通過if函數(shù)取u（k）上限值或者下限值 u(k)=10.0; end u_1=u(k); e_1=e(k);endfigure(1); %第一漲圖片的命名plot(tim

4、e,yout,k); %輸出橫坐標為時間t，縱坐標為輸出響應，并且曲線為黑色xlabel(time(s),ylabel(yout);figure(2); %第一漲圖片的命名plot(time,rin-yout,k); %輸出橫坐標為時間t，縱坐標為偏差變化，并且曲線為黑色xlabel(time(s),ylabel(error); %設置橫坐標為時間t，縱坐標為偏差變化1.1.3仿真結果如下輸出相應曲線偏差曲線1.2位置式PID控制小結通過仿真結果可以看出只要PID參數(shù)設置合適，參考輸入為正弦函數(shù)信號，系統(tǒng)輸出能夠較好地跟蹤參考輸入。2. 增量式PID控制仿真。2.1增量式PID控制程序如下cl

5、ear all;%清除所有close all; %關閉所有ts=0.001; %設置采樣時間sys=tf(400,1,50,0); %設置連續(xù)對象的傳遞函數(shù)dsys=c2d(sys,ts,z); %傳遞函數(shù)進行z變換num,den=tfdata(dsys,v); %設置傳遞函數(shù)的分子分母變量u_1=0.0;u_2=0.0;u_3=0.0;y_1=0;y_2=0;y_3=0;x=0,0,0;error_1=0;error_2=0;for k=1:1:1000 %設置仿真時間 time(k)=k*ts; rin(k)=1.0; %設置輸入為單位階躍信號 kp=8; %分別設置比例、積分、微分參數(shù)

6、ki=0.10; kd=10; du(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3); %求出du（k）的表達式 u(k)=u_1+du(k); %求出u(k)的表達式 if u(k)=10 %通過if函數(shù)取u（k）上限值或者下限值 u(k)=10; endif u(k)=-10 u(k)=-10;endyout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(2)*u_1+num(3)*u_2;error=rin(k)-yout(k); %計算偏差u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k); %數(shù)據(jù)儲存y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);x(1)=

7、error-error_1; %計算比例項x(2)=error-2*error_1+error_2; %計算積分項x(3)=error; %計算微分項error_2=error_1;error_1=error;endplot(time,rin,b,time,yout,r); %輸出橫坐標為時間t，縱坐標為階躍信號，并且曲線為紅色xlabel(time(s);ylabel(rin,yout); %設置橫坐標為時間t，縱坐標為階躍信號，2.2仿真結果如下2.3增量式PID控制小結由仿真結果可以看出參考輸入為階躍信號，只要增量式PID參數(shù)設置合適，系統(tǒng)輸出也能夠較好地跟蹤參考輸入。四、實驗總結通過本次實驗，了解常用的計算機控制算法；熟悉模擬PID控制的基本原理及控制參數(shù)的作用；掌握數(shù)字PID控制算法及其仿真。同時兩種數(shù)字PID控