自動(dòng)控制原理-實(shí)驗(yàn)二報(bào)告模版

1、2014-2015學(xué)年第1學(xué)期院 另!i：控制工程學(xué)院課程名稱：自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)名稱：pid控制特性的實(shí)驗(yàn)研究實(shí)驗(yàn)教室： 6111指導(dǎo)教師：小組成員（姓名，學(xué)號(hào)）：實(shí)驗(yàn)日期：2014年月日評(píng) 分:一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)并掌握利用matlab編程平臺(tái)進(jìn)行控制系統(tǒng)復(fù)數(shù)域和時(shí)域仿真的方法；2、通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)并掌握應(yīng)用根軌跡分析系統(tǒng)性能及根據(jù)系統(tǒng)性能選擇系統(tǒng)參數(shù)的方法;3、通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)研究，總結(jié)pid控制規(guī)律及參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能影響的規(guī)律。二、實(shí)驗(yàn)任務(wù)及要求（-）實(shí)驗(yàn)任務(wù)針對(duì)如圖所示系統(tǒng)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)及仿真程序，研究在控制器分別采用比例（p）、比例積分（pi）、 比例微分（pd）及比例積分微分（pid）

2、控制規(guī)律和控制器參數(shù)（kp、ki、kq不同取值時(shí)，控制 系統(tǒng)根軌跡和階躍響應(yīng)的變化，總結(jié)pid控制規(guī)律及參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能、系統(tǒng)根軌跡、系統(tǒng)階 躍響應(yīng)影響的規(guī)律。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容如下：1、比例（p）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)kp使得系統(tǒng)處于過(guò)阻尼、臨界阻尼、欠阻尼三種狀態(tài)，并在根 軌跡圖上選擇三種阻尼情況的kp值，同吋繪制對(duì)應(yīng)的階躍響應(yīng)曲線，確定三種情況下系統(tǒng)性能指 標(biāo)隨參數(shù)kp的變化情況?？偨Y(jié)比例（p）控制的規(guī)律。2、比例積分（pi）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)kp、&使得由控制器引入的開(kāi)環(huán)零點(diǎn)分別處于：1）被控對(duì)象兩個(gè)極點(diǎn)的左側(cè)；2）被控對(duì)象兩個(gè)極點(diǎn)z間；3）被控對(duì)象兩個(gè)極點(diǎn)的右側(cè)（不進(jìn)入右半平面）。分別繪制三

3、種情況下的根軌跡圖，在根軌跡圖上確定主導(dǎo)極點(diǎn)及控制器的相應(yīng)參數(shù)；通過(guò)繪制 對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，確定三種情況下系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)kp和心的變化情況。總結(jié)比例積 分（p1）控制的規(guī)律。3、比例微分（pd）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)kp、ko使得由控制器引入的開(kāi)環(huán)零點(diǎn)分別處于:1）被控對(duì)象兩個(gè)極點(diǎn)的左側(cè)；2）被控對(duì)象兩個(gè)極點(diǎn)之間；3）被控對(duì)彖兩個(gè)極點(diǎn)的右側(cè)（不進(jìn)入右半平面）。分別繪制三種情況下的根軌跡圖，在根軌跡圖上確定主導(dǎo)極點(diǎn)及控制器的相應(yīng)參數(shù)；通過(guò)繪制對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，確定三種情況下系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)kp和心的變化情況。總結(jié)比例積 分（pd）控制的規(guī)律。4、比例積分微分（pid）控制，設(shè)計(jì)參數(shù)kp

4、、ki、kd使得由控制器引入的兩個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)分別處 于：1）實(shí)軸上：固定一個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)在被控對(duì)象兩個(gè)開(kāi)環(huán)極點(diǎn)的左側(cè)，使另一個(gè)開(kāi)環(huán)零點(diǎn)在被控對(duì) 象的兩個(gè)極點(diǎn)的左側(cè)、之間、右側(cè)（不進(jìn)入右半平面）移動(dòng)。分別繪制三種情況下的根軌跡圖， 在根軌跡圖上確定主導(dǎo)極點(diǎn)及控制器的相應(yīng)參數(shù)；通過(guò)繪制對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，確定三種 情況卜系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)kp、&和心的變化情況。2）復(fù)平面上：分別固定兩個(gè)共軌開(kāi)環(huán)零點(diǎn)的實(shí)部（或虛部），讓虛部（或?qū)嵅浚┨幱谌齻€(gè)不同 位置，繪制根軌跡圖并觀察其變化；在根軌跡圖上選擇主導(dǎo)極點(diǎn)，確定相應(yīng)的控制器參數(shù)；通過(guò) 繪制對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線，確定六種情況下系統(tǒng)性能指標(biāo)隨參數(shù)k

5、p、&和kd的變化情況。綜合以上兩類結(jié)果，總結(jié)比例積分微分（p1d）控制的規(guī)律。（-）實(shí)驗(yàn)要求1、合理選擇p、pi、pd、pid控制器參數(shù)，使開(kāi)環(huán)系統(tǒng)極零點(diǎn)分布滿足實(shí)驗(yàn)內(nèi)容中的要求。 通過(guò)繪圖展示不同控制規(guī)律和參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響。根軌跡圖可以單獨(dú)繪制，按照不同控 制規(guī)律、不同參數(shù)將階躍響應(yīng)繪制于同一幅面中。2、通過(guò)根軌跡圖確定主導(dǎo)極點(diǎn)及參數(shù)值，根據(jù)階躍響應(yīng)曲線確定系統(tǒng)性能指標(biāo)并列表進(jìn)行比 較，總結(jié)控制器控制規(guī)律及參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)特性、系統(tǒng)根軌跡影響的規(guī)律。3、總結(jié)在一定控制系統(tǒng)性能指標(biāo)要求下，根據(jù)系統(tǒng)根軌跡圖和階躍響應(yīng)選擇pid控制規(guī)律和 參數(shù)的規(guī)則。4、全部采用matlab平臺(tái)編程完成。三、實(shí)驗(yàn)