pid控制器應(yīng)用

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1、金Pt科玖學(xué)院镩程錟針旅告題目PID控制器應(yīng)用課程名稱院部名稱專業(yè)班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)指導(dǎo)教師金陵科技學(xué)院教務(wù)處制1.課程設(shè)計(jì)應(yīng)達(dá)到的目的應(yīng)用所學(xué)的自動(dòng)控制基本知識(shí)與工程設(shè)計(jì)方法，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)與實(shí)現(xiàn)方案，進(jìn)行控制系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)。應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，通過在MATLAB軟件上建立控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行性能仿真研究，掌握系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。2.課程設(shè)計(jì)題目及要求1)單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真。2)串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真。3)反饋前饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真。4)采用Smith補(bǔ)償器克服純滯后的控制系

2、統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真。3.課程設(shè)計(jì)任務(wù)及工作量的要求1).單回路控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真。_2(a)己知被控對(duì)象傳函W(s)=1/(s+20s+1)。(b)畫出單回路控制系統(tǒng)的方框圖。(c)用MatLab的Simulink岡出該系統(tǒng)。(d)選PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)使系統(tǒng)的控制性能較好，并畫出相應(yīng)的單位階約響應(yīng)曲線。注明所用調(diào)節(jié)器公式。給定值為階躍響應(yīng)幅值為3。ID調(diào)節(jié)器公式Wc(s)=50+3/s+5s.有積分作用的單回路控制系統(tǒng)：3.5(a)修改調(diào)節(jié)器的參數(shù)，觀察系統(tǒng)的穩(wěn)定性或單位階約響應(yīng)曲線，理解控制器參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及控制性能的影響？(需要回答)無積分作

3、用的單回路控制系統(tǒng)：Wc(s)=50+5s.大比例作用單回路控制系統(tǒng)：Wc(s)=50.3.51..3:;■1■2…….IJ::1?r?;I■?……['■I0.5……/???;?I/--:二ol~I0246810比較三條響應(yīng)曲線可以看出，兩個(gè)PID參數(shù)均不如前面的理想。增大微分時(shí)間有利于加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小系統(tǒng)的超調(diào)，增大積分時(shí)間有利于減小超調(diào),減小震蕩，但消除靜差的時(shí)間變長(zhǎng)。增大比例系數(shù)一般能加快系統(tǒng)的響成，但是過大的比例系數(shù)會(huì)使系統(tǒng)冇較大的超調(diào)。1).申級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真。(a)己知主被控對(duì)象傳函Wqi(s)=1/(100s+1),副被

4、控對(duì)象傳函'.,(3)=1/(10s+1),副環(huán)干擾通道傳函W(s)=l/(s+20s+1)。d(b)畫出串級(jí)控制系統(tǒng)方框閣及相同控制對(duì)象下的單回路控制系統(tǒng)的方框閣Step□□□0oo1>2^20^1TransHrFonSoopek>—PID11101?*1^<7*W”1100rHPIDControllerTransitFon3TransferFoi2TrsntfecFcn1OenerstorTrarsfecFcn5串級(jí)控制系統(tǒng)Timeoffset:0單回路控制系統(tǒng)(a)用MatLab的Simulink畫出上述兩系統(tǒng)。(b)選PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)使串

5、級(jí)控制系統(tǒng)的控制性能較好，并岡出和應(yīng)的單位階約響應(yīng)曲線。PID調(diào)節(jié)器傳函：主：Wc(s)二(40+1)/(s十1)副:Wc(s)=100(20s+l)單位響應(yīng)曲線如圖：(c)比較單回路控制系統(tǒng)及串級(jí)控制系統(tǒng)在相同的副擾動(dòng)下的單位階約響應(yīng)曲線，并說明原因？比較兩控制系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)可得到串級(jí)控制系統(tǒng)的效果比較好。因?yàn)榇?jí)控制系統(tǒng)改善了被控過程的動(dòng)態(tài)特征，提高Y系統(tǒng)的工作頻率，具有較強(qiáng)的抗擾動(dòng)能力，具有一定的自適應(yīng)能力，能夠準(zhǔn)確及時(shí)地堆系統(tǒng)的一次擾動(dòng)和二次擾動(dòng)進(jìn)行校正。1).反饋前饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真。(a)已知被控對(duì)象傳函Wq(s)=1/(s+s+

6、1),干擾通道傳函W.(s)=1/(s+2s+5),前饋隨機(jī)干擾信號(hào)幅值=50，頻率=10。(b)確定前饋控制器的傳函W(s)，并畫出反饋前饋控制系統(tǒng)的系統(tǒng)方框圖及m相應(yīng)的單冋路控制系統(tǒng)的方桐圖?！酢酢酢鮨imeoffset0反饋前饋控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)(a)用MatLab的Simulink両出上述網(wǎng)系統(tǒng)。(b)選PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)使系統(tǒng)的控制性能較好，并畫出相應(yīng)的單位階約響應(yīng)曲線。PID調(diào)節(jié)器傳函:Wc(s):30(10s+l)/(5s+l)設(shè)干擾源幅值為50,頻率為10//z(c)比較單回路控制系統(tǒng)及反饋前饋控制系統(tǒng)在相同的單位階約擾動(dòng)下的響

7、應(yīng)曲線，并說明原因？上圖是在干擾源頻率為10你的響應(yīng)曲線單回路控制系統(tǒng)及反饋前饋控制系統(tǒng)的差別不是很大，這是由于干擾通道形成了濾波器效應(yīng)造成的。上閣可知，不加前饋吋，系統(tǒng)受到干擾較嚴(yán)重，加上前饋之后，前饋先將干擾去掉，使得系統(tǒng)不受到干擾的影響。前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)既發(fā)揮了前饋?zhàn)饔每杉皶r(shí)克服主要擾動(dòng)對(duì)被控量影響的優(yōu)點(diǎn)，又保持了反饋控制能克服多個(gè)擾動(dòng)的影響和可對(duì)被控量實(shí)行偏差檢驗(yàn)的長(zhǎng)處，同時(shí)也將降低系統(tǒng)對(duì)前饋補(bǔ)償器的要求，使其在工程上易于實(shí)現(xiàn)。在前饋反饋復(fù)合控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了將擾動(dòng)完全補(bǔ)償，即使響應(yīng)的擾動(dòng)為零，可得到=-+y+1實(shí)現(xiàn)了干擾的完全補(bǔ)償。r

8、+2^+51).采用Smith補(bǔ)償器克服純滯后的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真。(a)己知被控對(duì)象傳函數(shù)-4sW(s)=e/(20s