PI、PD、PID控制器系統(tǒng)的Matlab仿真及特點分析

自動控制原理課外作業(yè)2015年1月13日PID控制器系統(tǒng)的Matlab仿真及特點分析姓名：王文濤學(xué)號：控制，它是工業(yè)生產(chǎn)過程中最常用的控制算法，在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中，PID控制占了85%~90%,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是計算機(jī)的發(fā)展，許多先進(jìn)的PID控制涌現(xiàn)出來得到了廣泛的應(yīng)用。那么這次我們就用matlab來對帶有PID控制器的系統(tǒng)進(jìn)行仿真來研究分析PID控制器的特點。PID控制器又稱為PID調(diào)節(jié)器，是按偏差的比例P、積分I、微分進(jìn)行控制的調(diào)節(jié)器的簡稱，它主要針對控制對象來進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。PID控制分為模擬式PID控制和數(shù)字式PID控制。模擬式PID控制是以模擬的連續(xù)控制為基礎(chǔ)的，理想的模擬式PID控制算法為：理想PID控制器的傳遞函數(shù)為：P作用的輸出與偏差成比例，成為比例控制作用；I作用的輸出與偏差的積分成比例，成為積分控制作用；D作用的輸出與偏差的微分成比例，稱為微分控制作用。控制流程圖為比例被控對象被控對象二.在單位階躍函數(shù)作用下，若反饋系統(tǒng)控制參數(shù)的數(shù)學(xué)模型傳遞函c(f)c(f)G(s)=·(s+1)(s+21)0(s+3)(s+4)通過仿真曲線和理論說明相結(jié)合的方式，說明三種控制器的特點。PI控制器即是比例積分控制器。其輸出與偏差的關(guān)系為：其對應(yīng)的傳遞函數(shù)為：而在當(dāng)前條件下，系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：以上就是基本的數(shù)學(xué)表達(dá)式，那么下面就開始用matlab進(jìn)行真。放大圖放大圖kp=[4.2,4.2,4.2,4.2,4.gtext('kp=4.2,TigtextKpTi由圖可知K,增大(即T減小)時穩(wěn)態(tài)誤差幾乎改變?yōu)?可見穩(wěn)態(tài)性能有很大的顯PD控制器即是比例微分控制器。理想的比例微分控制表達(dá)式為：理想比例微分控制對應(yīng)的傳遞函數(shù)為：當(dāng)前條件下系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：以上就是基本的數(shù)學(xué)表達(dá)式，那么下面就開始用matlab進(jìn)行真。kp=[4.2,4.2,4.2,4.2,4.gtext('kp=4.2,Td=1.0');gtext('Kp=Tdgtext('kp=4.2,Td=0.5');gtext('Kp=Td令Kp=4.2,取Td=1.0,0.7,0.5,0.3,0時的響應(yīng)輸出圖：態(tài)性能改變不大，但上升時間和峰值時間和超調(diào)量有較大的改變且改善即對系統(tǒng)的動態(tài)性能有很大的改善。PID控制器就是比例積分微分控制器，在調(diào)節(jié)時是PI和PD兩者都起作用。PID控制器的表達(dá)式為：理想PID控制器的傳遞函數(shù)為：而在當(dāng)前條件下，該系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：Kp=[8.5,4.2,6.7,6.7,8.Gc=tf(Kp(i)*[Td(i)*Ti(i),TiTi