大作业 计算机控制技术实验报告 基于Matlab的PID控制算法仿真深圳大学.docx

1、大作业 计算机控制技术实验报告 基于Matlab的PID控制算法仿真深圳大学 深 圳 大 学 实 验 报 告 课程名称： 计算机控制技术 实验项目名称： 基于Matlab的PID控制算法仿真 学院： 机电与控制工程学院 专业： 自动化 指导教师： 杨蓉 报告人： . 学号：. 班级： 3 实验时间： 2012.5.26 实验报告提交时间： 2012.6.4 教务部制： 实验目的与要求 （一）用Matlab的仿真工具Simulink分别做出数字PID控制器的两种算法（位置式和增量式）进行仿真； （二）被控对象为一阶惯性环节 D(s) = 1 / (5s+1)； （三）采样周期 T = 1 s；

2、（四）仿真结果：确定PID相关参数，使得系统的输出能够很快的跟随给定值的变化，给出例证，输入输出波形，程序清单及必要的分析。 方法、步骤： （一）位置式： （1）列出算法表达式； （2）列出算法传递函数； （3）建立Simulink模型； （4）准备工作：双击step，将sample time设置为1以符合采样周期 T = 1 s 的要求；选定仿真时间为500； （5）仿真完毕、运行。 （二）增量式： （1）列出算法表达式； （2）列出算法传递函数； （3）建立Simulink模型； （4）准备工作：分别双击step、 Integer Delay，将sample time设置为1以符合采样周期

3、 T = 1s ；选定仿真时间为50； （5）仿真完毕、运行。 实验过程及内容： （一）位置式： （1）列出算法表达式： 位置式PID控制算法表达式为： （2）列出算法传递函数： simulink模型：（3）建立 （4）准备工作： 双击step，将sample time设置为1以符合采样周期 T = 1 s 的要求； 选定仿真时间为500。 第一步是先获取开环系统的单位阶跃响应，在Simulink中，把反馈连线、微分器、积分器的输出连线都断开，并将Kp的值置为1，调试之后获取响应值。再连上反馈线，再分别接上微分器、积分器，仿真，调试仿真值。 （二）增量式： （1）列出算法表达式： 增量式PID

4、控制算法表达式为： ）列出算法传递函数：2（ 模型：3）建立simulink（ （4）准备工作： 双击step，将sample time设置为1以符合采样周期 T = 1 s 的要求； 选定仿真时间为500。 第一步是先获取开环系统的单位阶跃响应，在Simulink中，把反馈连线、微分器、积分器的输出连线都断开，并将Kp的值置为1，调试之后获取响应值。再连上反馈线，再分别接上微分器、积分器，仿真，调试仿真值。 数据处理分析： （一）位置式： 1.P控制整定 仿真运行完毕，双击“scope”得到下图 将Kp的值置为0.5，并连上反馈连线。 仿真运行完毕，双击“scope”得到下图 效果不理想，再

5、将Kp的值置为0.2，并连上反馈连线。 P控制时系统的单位阶跃响应图如下： 2.PI控制整定（比例放大系数仍为Kp=0.2） 经多次输入Ki的值，发现Ki=1时，系统的输出最理想，选定仿真时间，仿真运行， 运行元毕后. 双击 Scope 得到以下结果 3.PID控制整定 经多次输入调试，Kd的值置为0.5时，系统能最快地趋向稳定。 双击scope可得： 从上面三张图可以看出. PI、PID 控制二者的响应速度基本相同，且系统稳定的输出值也相同。Kp、Ki、Kd分别取0.2、1、0.5。 （二）增量式： 1.对P控制整定 ”得到下图scope仿真运行完毕，双击“ 将Kp的值置为2.5，并连上反馈

6、连线。 P控制时系统的单仲阶跃响应图如下： 无论如何更改Kp的值，都是呈现出下坡趋势。 2.对PI控制整定（比例放大系数仍为Kp=0.25） 经多次输入Ti的值，发现Ki=0.3时，系统的输出最理想。 仿真运行完毕后. 双击 Scope 得到以下结果，如下图： 3.对PID控制整定 时，如下图3的值置为Kd当 由图可得，系统非常不稳定。 将Kd的值置为0.5，双击scope可得： 继续调节，将Kd的值置为0.3，双击scope。 虽然Kp在等于0.5跟0.3时，图像相差不大，但很明显当Kp置为0.3时，系统能够更快地趋向平衡，因此取Kp为0.3. 从上面三张图可以看出. P调节下最不稳定，而P

7、ID 控制下，系统最稳定，且调节时间最短。Kp，Ki，Kd分别取2.5、0.3、0.3。 实验结论： 通过这次实验可以得出，不同形式的PID控制说所达到的效果是不同的，这将便于我们根据系统具体的情况去做出相应的调整，用最少的路径去达到系统的稳定平衡。 对于位置式的P、PI、PID控制，P控制的系统难以到达稳定状态，所需要的时间很长。而PI控制与PID控制到达稳定状态的能力基本相同； 对于增量式的P、PI、PID控制，P控制同样难以达到稳定状态，一直呈现下降趋势。PI控制相比于PID控制，PI控制同样也能通过调节使得系统达到平衡状态，但PID控制的系统呈现出更快，更精准的稳定趋势。 指导教师批阅意见： 成绩评定： 指导教师签字： 年 月 日 备注： 、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。1注：