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《自动控制原理》自动控制PID实验报告

课程名称自动控制原理实验类型：

实验项目名称：自动控制PID

一、实验目的和要求

1、学习并掌握利用MATLAB编程平台进行控制系统复数域和频率

域仿真的方法。

2、通过仿真实验研究并总结PID控制规律及参数对系统特性影响的

规律。

3、实验研究并总结PID控制规律及参数对系统根轨迹、频率特性影

响的规律，

并总结系统特定性能指标下根据根轨迹图、频率响应图选择PID控

制规律和参数的规则。

二、实验内容和原理

一）任务

设计如图所示系统，进行实验及仿真程序，研究在控制器分别采用比

例（

P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）及比例积分微分（PID）控

制规律和控制器参数（Kp、Ki、Kd）不同取值时，控制系统根轨迹

和阶跃响应的变化，总结pid控制规律及参数变化对系统性能、系

统根轨迹、系统阶跃响应影响的规律。具体实验容如下：

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1、比例（P）控制，设计参数Kp使得系统处于过阻尼、临界阻尼、

欠阻尼三种状态，并在根轨迹图上选择三种阻尼情况的Kp值，同

时绘制对应的阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数

Kp的变化情况。总结比例（P）控制的规律。

2、比例积分（PI）控制，设计参数Kp、Ki使得由控制器引入的开

环零点分别处于：1）被控对象两个极点的左侧；2）被控对象两个

极点之间；3）被控对象两个极点的右侧（不进入右半平面）。分别

绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图上确定主导极点及控制器的

相应参数；通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系

统性能指标随参数Kp和Ki的变化情况。总结比例积分（PI）控

制的规律。

3、比例微分（PD）控制，设计参数Kp、Kd使得由控制器引入的开

环零点分别处于：1）被控对象两个极点的左侧；2）被控对象两个

极点之间；663）被控对象两个极点的右侧（不进入右半平面）。分

别绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图上确定控制器的相应参数；

通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标

随参数Kp和Kd的变化情况。总结

比例积分（PD）控制的规律。

4、比例积分微分（PID）控制，设计参数Kp、Ki、Kd使得由控制

器引入的两个开环零点分别处于：

1）实轴上：固定一个开环零点在被控对象两个开环极点的左侧，使

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另一个开环零点在被控对象的两个极点的左侧、之间、右侧（不进

入右半平面）移动。分别绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图

上确定主导极点及控制器的相应参数；通过绘制对应的系统阶跃响

应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp、Ki和Kd的变