PID控制器设计 下载本文

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y=step(g,t); plot(t,y);

if ishold~=1,hold on ,end end grid

Ki=0.5时不同Kp值下系统的阶跃响应图

Ki=1时不同Kp值下系统的阶跃响应图

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Ki=2时不同Kp值下系统的阶跃响应图:

Ki=3时不同Kp值下系统的阶跃响应图:

由上面四幅图片可以看出选取Ki=1时系统的阶跃响应曲线比较好,在满足稳态精度的要求下系统的动态性能相对来说比较好,而在Ki=1的阶跃响应图中选择Kp=1.4时的系统阶跃响应曲线,则此时Kp=1.4,Ki=1,系统的开环传递函数为:

G(S)?2.8S?2.8

S3?3S2?2S前面,我们如此费事的寻找PI控制参数,但确定下来的系统阶跃响应的动态性能的快速性

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仍然不能很好的满足要求,上升时间和峰值时间比较长,系统的反应偏慢,这些都是PI控制的局限性。下面隆重推出PID控制方式,来更好的实现对系统的控制,在此,也就是出现更好的系统阶跃响应曲线。 (4) PID控制

PID控制方式结合了比例积分微分三种控制方式的优点和特性,在更大的程度上改善系统各方面的性能,最大程度的使闭环系统的阶跃响应尽可能地最好(稳、快、准)。 PID控制器的传递函数为:

Gc(S)?Kp(KdS2?S?Ki)S

加上PID控制后的系统开环传递函数为:

G(S)?系统的结构图为:

2KpKdS2?2KpS?2KpKiS3?3S2?2S

现在要调整的参数有三个:Kp、Kd、Ki

这样,增益扫描会更加复杂,这是因为比例、微分和积分控制动作之间有更多的相互作用。一般来说,PID控制中的Ki;与PI控制器的设计相同,但是为了满足超调量和上升时间这两个性能指标,比例增益Kp和微分增益Kd应同时调节

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尽管曲线过于密集,但是从PD控制总结的一般规律来看,超调量最大的那一族曲线所对应的Kd值最小,所以,我们选择Kd=0.2、0.3、0.4三组曲线族分开观察阶跃响应曲线:

Ki=1,Kd=0.2,Kp=1—10

Ki=1,Kd=0.3,Kp=1—10

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