資源描述：
《基于Matlab的控制系統(tǒng)PID校正的仿真總結(jié)課件.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、基于Matlab 控制系統(tǒng)PID校正的仿真總結(jié)此文包含兩個(gè)實(shí)例，其中1-14為第一個(gè)，其余為第二個(gè)一、目的意義PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)，是比例（proportional）、積分（intergral）、微分（differential）調(diào)節(jié)的簡稱。PID控制器問世至今已有近70年歷史，它以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便而成為工業(yè)控制的主要技術(shù)之一。本文通過對實(shí)際問題的Matlab仿真，使大家對PID有個(gè)基本的了解。二、PID控制的工作原理當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全被掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其它
2、技術(shù)難以采用時(shí)，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對象，或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)參數(shù)時(shí)，最適合用PID控制技術(shù)。PID控制，實(shí)際中也有PI和PD控制。PID控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差，利用比例、積分、微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制的。2.1PID調(diào)節(jié)規(guī)律：PID調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型為：（2-1）式中：為PID調(diào)節(jié)器的輸出信號；系統(tǒng)誤差信號定義為：；是系統(tǒng)的給定輸入信號；是系統(tǒng)的被控量；稱為比例系數(shù)，稱為微分時(shí)間常數(shù)，稱為積分時(shí)間常數(shù)。PID調(diào)節(jié)的傳遞函數(shù)模型：（2-2）由上式
3、可得PID調(diào)節(jié)的幾種特例形式：當(dāng)、時(shí)，則有,此為比例（P）調(diào)節(jié)器；當(dāng)時(shí),則有，此為比例微分（PD）調(diào)節(jié)器，而當(dāng)時(shí)，有，此為比例積分（PI）調(diào)節(jié)器，當(dāng)、、時(shí)，則有這叫做全PID調(diào)節(jié)器。（2-2）由式（2-2）可以看出，PID控制是通過三個(gè)參量起作用的。這三個(gè)參量取值的大小不同，就是比例、積分、微分作用強(qiáng)弱的變化。為了說明每個(gè)參數(shù)單獨(dú)變化時(shí)對于系統(tǒng)較正時(shí)的影響，特列舉以下實(shí)例。三、動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法：（Ziegler-Nichols整定公式）的PID校正器設(shè)計(jì)對于傳遞函數(shù)表達(dá)式為的系統(tǒng)，其PID控制的參數(shù)值可以用一組經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算
4、。這種PID調(diào)節(jié)器參數(shù)值確定的方法是1924年由Ziegler和Nichols首先提出的。已知被控對象的傳遞函數(shù)模型的三個(gè)參數(shù)、、時(shí)，整定PID調(diào)節(jié)器參數(shù)的計(jì)算公式如表1所示：表1調(diào)節(jié)器Ziegler-Nichols整定公式為實(shí)現(xiàn)用Ziegler-Nichols整定公式計(jì)算系統(tǒng)P、PI、PID校正器的參數(shù)，作者給出函數(shù)zn01（）。用Ziegler-Nichols整定公式計(jì)算系統(tǒng)P、PI、PID校正器的參數(shù)的函數(shù)zn01.m。調(diào)用格式為：[Gc，Kp，Ti，Td]=zn01（PID，vars）其中PID是校正器類型，當(dāng)PI
5、D=1時(shí)，為計(jì)算P調(diào)節(jié)器的參數(shù)；當(dāng)PID=2時(shí)，為計(jì)算PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)；當(dāng)PID=3時(shí)，為計(jì)算PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)。輸入?yún)⒘縱ars為帶延遲—慣性環(huán)節(jié)模型的已知三參數(shù)：K=vars（1）；T=vars（2）；tau=vars（3）。輸入?yún)⒘縂c為校正器傳遞函數(shù)，Kp為校正器的比例系數(shù)；Ti為校正器的積分時(shí)間常數(shù)；Td為校正器的微分時(shí)間常數(shù)。function[Gc,Kp,Ti,Td]=zn01(PID,vars)K=vars(1);T=vars(2);tau=vars(3);Kp=[];Ti=[];Td=[];ifPID==1
6、,Kp=T/(K*tau);elseifPID==2,Kp=0.9*T/(K*tau);Ti=3.33*tau;elseifPID==3,Kp=1.2*T/(K*tau);Ti=2*tau;Td=tau/2;endswitchPIDcase1,Gc=Kp;case2,Gc=tf([Kp*TiKp],[Ti0]);case3,nn=[Kp*Ti*TdKp*TiKp];dd=[Ti0];Gc=tf(nn,dd)end例，已知過程控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為：試用Ziegler-Nichols整定公式計(jì)算系統(tǒng)P、PI、PID校正器的參數(shù)
7、，并進(jìn)行階躍給定響應(yīng)的仿真。clearK=8;T=360;tau=180;n1=[K];d1=[T1];G1=tf(n1,d1);[np,dp]=pade(tau,2);Gp=tf(np,dp);[Gc2,Kp2,Ti2]=zn01(2,[K,T,tau])[Gc1,Kp1]=zn01(1,[K,T,tau])[Gc3,Kp3,Ti3,Td3]=zn01(3,[K,T,tau])Gcc1=feedback(G1*Gc1,Gp);set(Gcc1,'Td',tau);step(Gcc1);holdonGcc2=feedbac
8、k(G1*Gc2,Gp);set(Gcc2,'Td',tau);step(Gcc2);Gcc3=feedback(G1*Gc3,Gp);set(Gcc3,'Td',tau);step(Gcc3);gtext('1Pcontrol'),gtext('2PIcontrol'),gtext('3PIDcont
