数字pid控制实验报告.docx

数字pid控制实验报告 篇一：实验三数字PID控制　　实验三数字PID控制 　　一、实验目的 　　1．研究PID控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响。　　2．研究采样周期T对系统特性的影响。　　3．研究I型系统及系统的稳定误差。　　二、实验仪器　　1．EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台　　2．PC计算机一台　　三、实验内容　　1．系统结构图如3-1图。　　图3-1 系统结构图　　图中 Gc（s）=Kp（1+Ki/s+Kds）　　Gh（s）=（1－e-TS）/s　　Gp1（s）=5/（（0.5s+1）（0.1s+1））　　Gp2（s）=1/（s（0.1s+1））　　2．开环系统（被控制对象）的模拟电路图如图3-2和图3-3，其中图3-2对应GP1（s）,图3-3对应Gp2（s）。　　图3-2 开环系统结构图1 图3-3开环系统结构图2　　3．被控对象GP1（s）为“0型”系统，采用PI控制或PID控制，可系统变为“I型”系统，被控对象Gp2（s）为“I型”系统，采用PI控制或PID控制可使系统变成“II型”系统。　　4．当r（t）=1（t）时（实际是方波），研究其过渡过程。　　5．PI调节器及PID调节器的增益　　Gc（s）=Kp（1+K1/s）　　=KpK1(（1/k1） 　　s+1) /s 　　=K(Tis+1)/s　　式中 K=KpKi ,Ti=（1/K1）　　不难看出PI调节器的增益K=KpKi，因此在改变Ki时，同时改变了闭环增益K，如果不想改变K,则应相应改变Kp。采用PID调节器相同。　　6．“II型”系统要注意稳定性。对于Gp2（s）,若采用PI调节器控制，其开环传递函数为　　G（s）=Gc（s）·Gp2（s）　　=K（Tis+1）/s·(本文来自：wwW.xIAocAofaNwE 小 草范 文 网:数字pid控制实验报告)1/s（0.1s+1）　　为使用环系统稳定，应满足Ti0.1，即K1　　7．PID递推算法 如果PID调节器输入信号为e（t），其输送信号为u（t）,则离散的递推算法如下：　　u（k）=u（k-1）+q0e（k）+q1e（k-1）+q2e（k-2）　　其中 q0=Kp（1+KiT+（Kd/T））　　q1=－Kp（1+（2Kd/T））　　q2=Kp（Kd/T）　　T--采样周期　　四、实验步骤　　1.连接被测量典型环节的模拟电路(图3-2)。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。　　2.启动计算机，双击桌面“计算机控制实验”快捷方式，运行软件。　　3.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。　　4. 在实验项目的下拉列表中选择实验三[数字PID控制], 鼠标单击鼠标单击　　弹出实验课题参数设置窗口。　　5.输入参数Kp, Ki, Kd（参考值Kp=1, Ki=0.02, kd=1）。　　6.参数设置完成点击确认后观察响应曲线。若不满意，改变Kp, Ki, Kd的数值和 与其相对应的性能指标?p、ts的数值。　　7.取满意的Kp,Ki,Kd值，观查有无稳态误差。　　8.断开电源，连接被测量典型环节的模拟电路(图3-3)。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入，将纯积分电容的两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。　　9.重复4-7步骤。　　10.计算Kp，Ki，Kd取不同的数值时对应的?p、ts的数值，测量系统的阶跃响应曲线及时域性能指标，记入表中： 按钮， 　　1 0.02 1 1 0.01 1  　　1 0.01 2 1 0.02 2 　　2 0.02 4　　五、实验报告　　1．画出所做实验的模拟电路图。 　　2．当被控对象为Gp1（s时）取过渡过程为最满意时的Kp, Ki, Kd,画出校正后的Bode图，查出相稳定裕量?和穿越频率?c。 　　3．总结一种有效的选择Kp, Ki, Kd方法，以最快的速度获得满意的参数。　　先通过改变Kp的值，使Kp满足要求，再改变Ki，最后是Kd，通过这样一次改变参数的方法可以很快的达到满意的效果。　　参数整定（试凑法）　　增大比例系数Kp　　，一般加快系统响应，在有静差的情况下有利于减小静差，但过大的　　比例系数会使系统有较大超调，并产生震荡，使稳定性变坏；　　增大积分时间Ti，有利于减小超调，减小震荡，使系统更加稳定，但系统静差的消除将随之减慢；　　增大微分时间Td，亦有利于加快系统响应，使超调亮减小，稳定