情景三、PID控制器仿真.pptx

1 情景三 PID控制器的仿真 主要内容 2 一、PID控制算法 二、PID控制器参数整定 1、比例（P）控制 2、积分（I）控制 3、微分（D）控制 4、比例积分（PI）控制 5、比例微分（PD）控制 6、PID控制 3 一、 PID控制算法 4 1、比例（P）控制 比例环节的传递函数为 纯比例控制的作用和比例调节对系统性能的影响。 5 2、积分（I）控制 积分环节的传递函数为 纯积分控制的作用和积分调节对系统性能的影响。 6 3、微分（D）控制 微分环节的传递函数为 纯微分控制的作用和微分调节对系统性能的影响。 7 4、比例积分（PI）控制 PI环节的传递函数为 5、比例微分（PD）控制 微分环节的传递函数为 6、PID控制 以二阶线性传递函数为被控对象，进行模拟PID控制。在信号发生器中选择正弦信号，仿真时取KP＝60，KI＝1，KD＝3，输入指令为： 其中，A＝1.0，w＝1.25rad/sec 被控对象模型选定为： PID的Simulink仿真程序： 二、PID参数的整定--临界比例度 步骤： 1、将积分时间常数TI置于最大（ TI =∞），微分时间常数为零（ TD=0）,比例系数置适当的值，平衡操作一段时间，使系统投入闭环运行。 2、逐渐增大比例系数KP，直到系统出现等幅振荡（即临界稳定），记录此时的临界振荡增益Ku和临界振荡周期Tu 。 3、根据Ku和Tu 的值，按照经验公式和控制器的类型整定相应的PID参数，然后再进行仿真。 例：某控制系统的广义被控对象的传递函数为 采用临界比例度法进行参数整定。 解：1）搭建Simulink模型框图。 2）设置初始参数为KP=1，Ki=0，KD=0。启动仿真，得到系统的阶跃响应曲线，如图(a)所示。逐步增大KP，获取系统的等幅振荡曲线，如图(b)所示。 Ku=12.5，Tu =15.12。 （a） （b） 3）采用PID控制，由经验公式：KP=0.6KU=7.5，TI=0.5TU=7.56,TD=0.125TU=1.89。故积分项系数KI=KP/TI=0.992,微分项系数KD=KP/TD=14.175。其响应曲线如图(c)所示。 （c） 14 4）由图(c)可知，系统的超调量仍较大，通过减少积分系数来减小超调量，取KI=0.4，KP、KD不变，得到新的响应曲线，如图(d)所示。可以看出，过渡时间，超调量都有所降低。 （d） （c）