試驗(yàn)六基于Simulink的位置式和增量式PID仿真

1、實(shí)驗(yàn)六基于Simulink的位置式和增量式PID仿真一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、用Matlab的仿真工具Simulink分別做出數(shù)字PID控制器的兩種算法(位置 式和增量式)進(jìn)行仿真；2、被控對(duì)象為一階慣性環(huán)節(jié) D(s) = 1 / (5s+1);3、采樣周期T = 1 s ;4、仿真結(jié)果：確定PID相關(guān)參數(shù)，使得系統(tǒng)的輸出能夠很快的跟隨給定值的變 化，給出例證，輸入輸出波形，程序清單及必要的分析。二、實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：4三、實(shí)驗(yàn)原理：(1)列出算法表達(dá)式：位置式PID控制算法表達(dá)式為：上u(k) = Kpe(k) + Kj e( J) + 4儂) - e(k - D)，=口(2)列出算法傳遞函數(shù)：D(Z) =

2、 Kp+Ki+Kd(1-z)(3)建立simulink模型:(4)準(zhǔn)備工作：雙擊step ,將sample time設(shè)置為1以符合采樣周期T = 1 s的要求;選定仿真時(shí)間為500。第一步是先獲取開環(huán)系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)，在 Simulink中，把反饋連線、微分器、積分器的輸出連線都斷開，并將Kp的值置為1,調(diào)試之后獲取響應(yīng)值。再連上反饋線，再分別接上微分器、積分器，仿真，調(diào)試仿真值。2、增量式PID:(1)列出算法表達(dá)式：增量式PID控制算法表達(dá)式為：(2)列出算法傳遞函數(shù)：U(Z) = & .；:：. -IIL：:；口 f二-7，.-二.丁一：一，- TOC o 1-5 h z ：;： J

3、：0.15, ;0 II I I ! I B I I I I I a I I I 1 2：:： J ：!0.Q5 5 . -j-y?-1I J二n. .illT - 中0510152025303540 蛤 50但3f寺或0無論如何更改Kp的值，都是呈現(xiàn)出下坡趨勢。(2)對(duì)PI控制整定(比例放大系數(shù)仍為 Kp=0.25)經(jīng)多次輸入Ti的值，發(fā)現(xiàn)Ki=0.3時(shí)，系統(tǒng)的輸出最理想 仿真運(yùn)行完畢后.雙擊Scope 得到以下結(jié)果，如下圖： TOC o 1-5 h z 口 4I ：:：；：:035 - II；- -x-JI口3一八；：:：；i-：:：JI0 25:，;：:JI02 - 1- ：亍r” ；1

4、0.15 J: c，21 口 u m -.口一1iz Je u T.0.05 - 十.I口g. , IJIQ II,.1105101520253。35 加 軀 90Irne offset: 0(3)對(duì)PID控制整定當(dāng)Kd的值置為3時(shí)，如下圖由圖可得，系統(tǒng)非常不穩(wěn)定。將Kd的值置為0.5 ,雙擊scope可得:繼續(xù)調(diào)節(jié)，將Kd的值置為0.3,雙擊scopeo雖然Kp在等于0.5跟0.3時(shí)，圖像相差不大，但很明顯當(dāng)Kp置為0.3時(shí)，系統(tǒng) 能夠更快地趨向平衡，因此取 Kp為0.3.從上面三張圖可以看出.P調(diào)節(jié)下最不穩(wěn)定，而PID控制下，系統(tǒng)最穩(wěn)定，且調(diào) 節(jié)時(shí)間最短。Kp, Ki, Kd分別取2.5、0.3、0.3。通過這次實(shí)驗(yàn)可以得出，不同形式的 PID控制說所達(dá)到的效果是不同的，這 將便于我們根據(jù)系統(tǒng)具體的情況去做出相應(yīng)的調(diào)整，用最少的路徑去達(dá)到系統(tǒng)的 穩(wěn)定平衡。對(duì)于位置式的P、PI、PID控制，P控制的系統(tǒng)難以到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)，所需要的 時(shí)間很長。而PI控制與PID控制到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)的能力基本相同；對(duì)于增量式的P、PI、PID控制，P控制同樣難以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)