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pid控制器設計(更新版)

2025-09-12 22:42上一頁面

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【正文】比例參數由小變大，并觀察相應的系統響應，直至得到反應快、超調小的響應曲線。下面隆重推出PID控制方式，來更好的實現對系統的控制，在此，也就是出現更好的系統階躍響應曲線。t=[0::10]。 plot(t,y)。在MATLAB中用循環語句實現不同Kp和Kd值下系統階躍響應曲線：由此曲線可以看出：當使Kp和Kd值趨于無窮大時，系統的動態性能和穩態性能都得到非常理想的結果，超調量—0,調節時間—0，穩態誤差—0,但實際的物理系統中Kp和Kd的值都受到一定的確限制，不可能想取多大就能取多大，所以上面的曲線并沒有多大的實際意義，只是說明了PD控制所能達到的最理想狀態和PD控制中的參數選擇對階躍響應曲線的影響。if ishold~=1,hold on,end。t=[0::10]。y=step(g,t)。由于曲線過于密集，我將程序稍做修改，使其僅僅顯示出當系統穩態誤差小于10%的最小Kp值，并算出此時系統的穩態值和超調量。t=[0::10]。與PI控制器相比，PID控制器除了同樣具有提高系統的穩態性能的優點外，還多提供一個負實零點，從而在提高系統動態性能方面，具有更大的優越性。通常，應使積分部分發生在系統頻率特性的低頻段，以提高系統的穩態性能；而使微分部分發生在系統頻率特性的中頻段，以改善系統的動態性能。g=feedback(g0,1)。n=[1 3 2]。%顯示出穩態誤差小于10%的最小Kp值，并算出穩態值if ishold~=1 ,hold on,endendgridKp=10時系統的階躍響應曲線我們就采用使系統穩態誤差小于10%的最小Kp值10，%，=。s0=tf(d0,n)。 g=feedback(g0,1)。n=[1 3 2]。PI控制的結構圖為：系統的開環傳遞函數為：將PI控制與P控制的系統階躍響應曲線進行比較：初步印象：上圖的初步印象是PI控制中系統的穩態誤差顯著減小，但是系統的超調量和平穩性并沒有得到改善，而增大積分環節中的增益Ki則會使系統的超調量增加，系統的震蕩加劇，從而破壞了系統的動態性能。 g0=tf(d,n)。一般來說，PID控制中的Ki；與PI控制器的設計相同，但是為了滿足超調量和上升時間這兩個性能指標，比例增益Kp和微分增益Kd應同時調節：盡管曲線過于密集，但是從PD控制總結的一般規律來看，超調量最大的那一族曲線所對應的Kd值最小，所以，我們選擇Kd=、：Ki=1,Kd=,Kp=1—10Ki=1,Kd=,Kp=1—10Ki=1,Kd=,Kp=1—10 從三組曲線圖可以看出，增大Kd可以有利于加快系統的響應速度，使系統超調量減小，穩定性增加，同時增大Kp可以進一步加快系統的響應速度，使系統更快速。增大積分時間I有利于減小超調，減小振蕩，使系統的穩定性增加，但是系統靜差消除時間變長。也就是說，PID控制器結合了人的自發性動作（比例動作）、以往的經驗（積分動作）、根據趨勢所做的對未來的推測（微分動作）的效果。ZieglerNichols整定ZieglerNichols整定法是以下圖中的帶有延遲的一階傳遞函數模型為基礎提出來的。在這種情況下，具體的做法是：先使系統只受純比例作用，將積分時間調到最大即Ki=0，微分時間調到最小（Kd=0），而將比例增益K的值調在比較小的值上；然后逐漸增大K值，直到系統出現等幅振蕩的臨界穩定狀態，此時，比例增益的值為Km，從等幅振蕩曲線上可以得到一個參數，臨界周期Tm。d=[2]。Ki=1/(2*L)。plot(t

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