計(jì)算機(jī)控制PID實(shí)驗(yàn)報(bào)告

實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：積分分離PID控制算法課程名稱：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)姓名：藍(lán)娜學(xué)號(hào)：12062115班級(jí)：電氣2班指導(dǎo)老師：陳雪亭日期：2014年11月11日實(shí)驗(yàn)背景：在數(shù)字控制系統(tǒng)中，積分控制分量的引入主要是為了消除靜差，提高系統(tǒng)的精度。但在過程啟動(dòng)、停車或大幅度改變?cè)O(shè)定值時(shí)，由于產(chǎn)生較大的偏差，加上系統(tǒng)本身的慣性和滯后，在積分作用下，計(jì)算得到的控制量將超出執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能的最大動(dòng)作范圍對(duì)應(yīng)的極限控制量，結(jié)果產(chǎn)生系統(tǒng)輸出的較大超調(diào)，甚至引起系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的振蕩，這對(duì)大多數(shù)的生產(chǎn)過程是不允許的，由此引進(jìn)積分分離PID算法，既保持了積分作用，又可減少超調(diào)量，使系統(tǒng)的控制性能得到較大的改善。實(shí)驗(yàn)基本思想：在偏差e(k)較大時(shí)，暫時(shí)取消積分作用；當(dāng)偏差e(k)小于某個(gè)閾值時(shí)，才將積分作用投入。根據(jù)實(shí)際需要，設(shè)定一個(gè)閾值ε>0。當(dāng)|e(k)|>ε，即偏差較大時(shí)，采用PD控制，可避免大的超調(diào)，又使系統(tǒng)有較快的響應(yīng)。當(dāng)|e(k)|<=ε,即偏差較小時(shí)，采用PID控制或PI控制，可保證系統(tǒng)的控制精度。積分分離形式：u(k)=Kp{e(k)+}式中β=1（|e(k)<=ε|）或β=0（|e(k)|>ε）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪肧imulink設(shè)計(jì)數(shù)字PID控制器，加入模塊Switch，通過調(diào)整閾值實(shí)現(xiàn)積分分離，并通過Simulink仿真與標(biāo)準(zhǔn)PID控制進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)線路圖：普通PID控制線路：上次實(shí)驗(yàn)得到較好系統(tǒng)性能的整定后的參數(shù)為Kp=600，Ki=450，Kd=26。此次實(shí)驗(yàn)會(huì)在上次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的改進(jìn)，引入積分分離。/s/blog_6a04c83201018gu9.html實(shí)驗(yàn)結(jié)果：當(dāng)Ki、Kd為0，Kp=1時(shí)得到的響應(yīng)曲線如下：（2）當(dāng)Kp逐漸增大，Ki、Kd=0時(shí)，得到圖像如下：由上圖像得，只改變比例系數(shù)Kp，超調(diào)量變大，且穩(wěn)定性能也不高。當(dāng)加入積分環(huán)節(jié)并適當(dāng)調(diào)節(jié)Kp與Ki時(shí)，得到如下圖像：（4）由上圖得，加入積分環(huán)節(jié)后，穩(wěn)定性提高了，但超調(diào)量加大了。這時(shí)加入微分環(huán)節(jié)，構(gòu)成PID控制系統(tǒng)，當(dāng)適當(dāng)調(diào)節(jié)Kp、Ki、Kd后，得到了一條良好的響應(yīng)曲線，如下：總結(jié)：通過Simulink仿真觀察響應(yīng)曲線，最終調(diào)節(jié)的Kp、Ki、Kd分別為600,450,26時(shí)得到如上響應(yīng)曲線。從該曲線知整定參數(shù)后的系統(tǒng)穩(wěn)定性好，超調(diào)小（幾乎沒有）。由此可知，PID系數(shù)不可過小，因?yàn)檫@會(huì)使計(jì)算機(jī)控制輸出也較小，從而使系統(tǒng)量化誤差變大