pid自控原理实验报告.docx

勻动掌握原理试验

——第七次试验

试验目的

(1)

(2)

了解数字PID掌握的特点，掌握方式。

理解和把握连续掌握系统的PID掌握算法表达式。

(3)

(4)

了解和把握用试验箱进展数字PID掌握过程。

试验内容观看和分析在标PID掌握系统中，PID参数对系统性能的影响。

试验内容

1、数字PID掌握

输出传递函数形式：D(s)E(S)心吒如一个掌握系统中承受比例积分和微分掌握方式掌握，称之为PID掌握。数字PID掌握器原理简洁，使用便利适应性强，可用于多种工业掌握，鲁棒性强。可以用硬件实现，也可以用软件实现，也可以用如见硬件结合的形式实现。 PID掌握常见的是一种负反响掌握，在反响掌握系统中，自动调整器和被控对象构成一个闭合回路。模拟

输出传递函数形式：

D(s)E(S)心吒如

其中Kp为调整器的比例系数，Ti为调整器的积分常数，Td是调整器的微分常

数。

2、被控对象数学模型的建立

建立模型构造

在工程中遇到的实际对象大多可以表示为带时延的一阶或二价惯性环节， 故

PID整定的方法多从这样的系统入手，考虑有时延的单容被控过程，其传递函数

为：

G°(s) Ko

_1

T0S

这样的有时延的单容被控过程可以用两个惯性环节串联组成的自平衡双容

被控过程来近似，本试验承受该方式作为试验被控对象，如图 3-127所示

Go(s) Ko

11

1 2TS1TS

1 2

被控对象参数确实认

对于这种用两个惯性环节串联组成的自平衡双容被控过程的被控对象， 在工程中普遍承受单位阶跃输入试验辨识的方法确认To和T,以到达转换成有时延

的单容被控过程的目的。单位阶跃输入试验辨识的原理方框如图 3-127所示

对于不同的「、巾和K值，得到其单位阶跃输入响应曲线后，由

Tc=To=t2-tlt2-t1T0=Ln[1-

Tc=

To=t2-tl

t2-t1

T0=Ln[1-Yo(t1)]-Ln[1-yo(12)]0.8473

t2Ln|l

Ln[1

--t1Lrt[1-yo(t2)]

1.204t1-0.3567t2

--

-yo(t2)]=

_

0.6473

3、采样周期的选择采样周期选择。

4、数字PID调整器掌握参数的工程整定方法

虽然PID调整可全面、综合的考虑系统的各项性能，但在工程实际中，考虑到工

程造价和调整器的易于实现，长承受PID三个参数来对系统进展校正。等效有时延单容被控对象的参数To和T,利用科恩库恩阅历公式，可求得比例，比例-积分，比例

-积分-微分的参数

1!

Kp[1.35(/To)

Ko

1 0.27]

TT

i0

5、数字PID调整器掌握特性

2.5(/To)0.5(/T。)2

10.6(/To)

比例掌握是一种最简洁的掌握方式，其掌握的输出与输入误差信号成比

例关系。当仅有比例掌握时系统输出存在稳态误差。假设系统是稳定的，增大比例调整的增益，可以减小系统的稳态误差。

积分掌握中，掌握器的输出与输入误差信号的积分成比例关系。对一个

自动掌握系统，假设在进入稳态后存在稳态误差，为了消退稳态误差，在掌握器中引入积分项。增大积分系数，提高系统的稳态掌握精度，但太大会引起系统不稳

定。

微分掌握中，掌握器的输出与输入误差信号的微分成正比关系。当存在较大的惯性组件或有滞后组件时，可能会消灭震荡甚至不稳定。参加微分具有克服积分调整作用缓慢性，避开积分作用可能降低系统响应速度的缺点。对变化落后于误差变化的系统，需要增加微分性，它能推测误差变化的趋势。

三、试验内容及步骤

1、确立被控对象模型构造

此次试验承受两个惯性环节串接组成试验被控对象，帕=，“=，o二2.

Go(S)=^7离;+1 心* ts

2、被控对象参数确实认

被控对象参数确实认构成如图3-136所示。本试验将函数发生器做信号发生输出矩形波施加于被测系统的输入端R,观看矩形波从0V阶跃到+1V时被控对象的单位阶跃响应曲线。

试验步骤如下：

1)、依据模拟电路图连接电路。承受函数发生器输出矩形波作为输入系统的输入，用虚拟示波器的两个通道分别采集系统的输入和输出信号。

2、运行相关的试验程序，选择“线性系统时域分析”一一“启动试验工程”命令，弹出试验界面，调整试验机上函数发生器的“幅度调整”是矩形波的输出幅度为，调整“正脉宽调整”电位器使之输出》2秒。

3〕、单击“开头”按钮，依据波形调整X轴和丫轴的单位设置，得出完整波形。

4〕、取二O3YO〔8〕，测得匕的值；取￥°〔t』二0.7%〔8〕