稳定边界法测PID参数PID.docx

实验一 PID参数整定(稳态边界法)一、 实验目的1、 了解PID调节原理，P、I、D对被控系统调节过程的影响2、 利用Simulink工具箱对PID参数进行整定二、 实验设备安装Matlab 6.0 (以上版本)PC计算机一台三、 实验原理和步骤(一)实验原理1、 PID控制参数PID调节的动作规律是u(t) Kp e(t) ,e(t)dt Td (式 1-1 )p Ti 0 dt式1-1中，Kp为比例系数；Ti为积分时间常数；TD为微分时间常数；u(t) 为控制器输出；e(t)为控制器输入2、PID参数Kp、Ti、TD对控制过程的影响(1) 比例系数Kpo增大Kp,比例带 减小，加快系统的响应速度，有利于 减小残差，但不能消除残差Kp过大会使系统产生超调，振荡次数增多，调 节时间长，影响系统的稳定性2) 积分时间常数Ti增大Ti，可减小超调，减小振荡，使系统稳定，消 除残差3) 微分时间常数TDb加入TD调节，可改善系统动态特性，减小超调量， 缩短调节时间微分时间过大或过小都会影响超调量，只有适当的微 分时间常数才能获得满意的调节过程微分作用使得系统对扰动变敏 感4)(二)实验内容1、过程控制系统常用的PID调节器传递函数为KG(s) Kp — 3 (式 1-2)s式1-2中，Kp, Ki，KD分别是比例系数、积分系数、微分系数。

2、某被控对象为二阶惯性环节，其传递函数为： G(s) - ;测量(5 s 1)(2s 1)装置和调节阀的特性为：Gm(s) 1 ,Gv(s) 1现采用稳定边界法整定PID10s 1参数：(1)在Matlab的Simulink工具箱里，搭建系统方框图，如下所示(2) 为得到响应曲线的将仿真环境中的“ Stop Time ”设置为60， “Relative toleranee ” 设置为 1e-5(3) 未整定PID参数前，在比例系数Kp=1的调节下，被控系统的输出曲线是：(4) 利用稳定边界法整定PID三个参数先选取较大的 Kp,例如100,使系统 出现不稳定的增幅振荡，然后采取折半取中的方法寻找临界增益， 例如第一个点 是Kp=50,如果仍未增幅振荡则选取下一点 Kp=25,否则选取Kp=75直到出现 等幅振荡为止请截出相应的响应曲线图形1加0 10 20 30 40 50 £0选取的Kp=12.5(5)按照稳定边界法计算PID参数稳定边界法的计算公式如表1所示调节规律KpKiKdP0.5Kp————PI0.455Kp0. 535Kp/T——PID0.6Kp1.2Kp/T0.075Kp*TT大概取15.2根据表 1,计算得 Kp=7.500，Ki=0.9868，Kd= 14.2500(6)然后回到Simulink环境下，设置三个参数为计算数值，得阶跃响应曲线:1000070boI4030201D1020304050E0思考题：1、 分析使用稳态边界法得到的响应曲线的动态偏差，调节时间和余差性能指标。

使用稳态边界法得到的相应曲线调节可以消除余差，调节时间大概为 45s左右，不算长，但是它的超调量确是比较大的2、 如何微调PID三个参数，改善响应曲线过渡过程动态偏差过大的问题我们可以把Ki适当减少，即增大积分时间常数，减弱积分作用，我将 Ki改成了 0,4，此时的曲线为：明显曲线的超调量减少了，调节时间也减少了一些。