自控PID控制实验Word文档下载推荐.docx
《自控PID控制实验Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自控PID控制实验Word文档下载推荐.docx（66页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
汪洋令
2011071070
实验日期：
2013年11月21日
评分：
实验目的：
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。
实验任务：
1、我选择二阶系统开环传递函数为：
。
设计实验程序及步骤仿真研究分别采用比例（P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）及比例积分微分（PID）控制规律和控制参数（Kp、KI、KD）不同变化时控制系统根轨迹、频率特性和时域阶跃响应的变化，总结PID控制规律及参数对系统特性、系统根轨迹、系统频率特性影响的规律。
2、在此基础上总结在一定控制系统性能指标要求下，根据系统根轨迹图、频率响应图选择PID控制规律和参数的规则。
实验步骤、内容及结果：
1、选择P控制规律并给定不同的控制参数，求取系统根轨迹、频率特性、时域阶跃响应。
通过matlab绘图展示不同控制规律和参数系统响应的影响。
按照不同控制规律、不同参数将根轨迹图、频率响应图和时域响应图绘制出来。
程序代码如下：
p=[1];
q=[1710];
sys=tf（p,q）;
rlocus（sys）;
rlocfind（sys）
gtext（'
过阻尼'
）;
欠阻尼'
临界阻尼'
tile（'
寻找过阻尼，欠阻尼，临界阻尼的Kp'
得到开环传递函数根轨迹图：
从图中我选取了三个不同阻尼的KP点（kp1、kp2、kp3）
从matlab中计算得到的三个阻尼点的kp值分别为：
序号（组）
y1
y2
y3
Kp
1.3325
4.8
2.25
由这三个不同阻尼的kp值引入开环传递函数中，绘制频率响应图及阶跃响应图，程序如下：
kp=[1.33254.82.25];
t=[0:
0.1:
20];
w=logspace（-1,3,200）;
holdon
p1=[1.3325];
%过阻尼
p2=[4.8];
%欠阻尼
p3=[2.25];
%临界阻尼
sys1=tf（p1,q）;
sys2=tf（p2,q）;
sys3=tf（p3,q）;
subplot（3,2,1）;
%画bode图，幅频特性曲线
[mag1,phase1,w]=bode（p1,q）;
semilogx（w,20*log10（mag1））,grid
xlabel（'
频率（rad/s）'
）,ylabel（'
增益（dB）'
）
title（'
kp=1.3325（过阻尼）时幅频特性曲线'
subplot（3,2,2）;
%画bode图相频特性曲线
semilogx（w,phase1）,grid
相角（度）'
kp=1.3325（过阻尼）时相频特性曲线'
subplot（3,2,3）;
[mag2,phase2,w]=bode（p2,q）;
semilogx（w,20*log10（mag2））,grid
kp=4.8（欠阻尼）时幅频特性曲线'
subplot（3,2,4）;
semilogx（w,phase2）,grid
kp=4.8（欠阻尼）时相频特性曲线'
subplot（3,2,5）;
[mag3,phase3,w]=bode（p2,q）;
semilogx（w,20*log10（mag3））,grid
kp=2.25（临界阻尼）时幅频特性曲线'
subplot（3,2,6）;
semilogx（w,phase3）,grid
kp=2.25（临界阻尼）时相频特性曲线'
%用开环传递函数求得闭环传递函数
[p11,q11]=cloop（p1,q）;
[p22,q22]=cloop（p2,q）;
[p33,q33]=cloop（p3,q）;
[y1,x,t]=step（p11,q11,t）;
[y2,x,t]=step（p22,q22,t）;
[y3,x,t]=step（p33,q33,t）;
figure
（2）%新建一个图形窗口
%绘制阶跃响应图
plot（t,y1,t,y2,t,y3）;
legend（'
y1'
'
y2'
y3'
kp=1.3325（过阻尼）'
kp=4.8（欠阻尼）'
kp=2.25（临界阻尼）'
wnt'
Y（t）'
gridon;
holdon;
时域阶跃响应图'
End
得到不同阻尼点的kp值的幅频特性曲线和相频特性曲线图：
得到不同阻尼点的kp值的阶跃响应图：
结论：
y1（过阻尼）
y2（欠阻尼）
y3（临界阻尼）
P.O.（超调量）
无
Ts（调节时间）
2.5
1.8
2
Tp（峰值时间）
Tr（上升时间）
1.6
1.7
随着kp的增大，从幅频特性曲线看出，其系统增益越大，其相频特性基本不变，从阶跃响应曲线看出系统的超调量不变，稳态时间增加，调节时间和上升时间越短。
2、选择PI控制规律并给定不同的控制参数，求取系统根轨迹、频率特性、时域阶跃响应。
（1）、当被控对象在两个极点左侧时：
p=[18];
%被控对象两个极点的左侧；
则必须满足KI>
5KP,令KI=8KP
q=[17100];
0.446
24.65
0.573
kp=[0.44624.650.573];
p1=[0.4468*0.446];
p2=[24.658*24.65];
p3=[0.5738*0.573];
kp=0.446（过阻尼）时幅频特性曲线'
kp=0.446（过阻尼）时相频特性曲线'
kp=24.65（欠阻尼）时幅频特性曲线'
kp=24.65（欠阻尼）时相频特性曲线'
kp=0.573（临界阻尼）时幅频特性曲线'
kp=0.573（临界阻尼）时相频特性曲线'
kp=0.446（过阻尼）'
kp=24.65（欠阻尼）'
kp=0.573（临界阻尼）'
end
P.O.
升级会员 