PID參數(shù)整定實(shí)驗(yàn)

1、 SISO DESIGN TOOL 用MATLAB啟動(dòng)SISO設(shè)計(jì)工具。 進(jìn)入SISO設(shè)計(jì)界面。 選擇單輸入，反饋，單輸出控制模塊，如下圖所示。如下圖所示： SISO DESIGN TOOL 設(shè)定控制參數(shù)，如下表：S6=kp+ki / s+kd * sSS=sss*104702*35.873523500 SISO DESIGN TOOL1.控制器C選用PID控制，給定初始值為kp=0.6 ki=0.03 kd=0.012.系統(tǒng)采用三階系統(tǒng)，傳遞函數(shù)為三階。3.反饋設(shè)置為單位負(fù)反饋。下圖為系統(tǒng)加階躍，與初始下圖為系統(tǒng)加階躍，與初始PID控制的系統(tǒng)加階躍的情況控制的系統(tǒng)加階躍的情況 SISO DE

2、SIGN TOOL我們要求系統(tǒng)具有良好的跟蹤階躍響應(yīng)的能力，且系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差很小。分析上兩圖可知，對(duì)系統(tǒng)直接加階躍，不具備跟蹤階躍響應(yīng)的能力。對(duì)初始PID參數(shù)控制的系統(tǒng)加階躍信號(hào)，初步具有跟蹤階躍的能力，但是上升時(shí)間較長(zhǎng)，時(shí)間常數(shù)較大，且穩(wěn)態(tài)時(shí)能看出明顯的誤差。為了繼續(xù)改善系統(tǒng)，使其具有良好的跟蹤性能，我們接下來進(jìn)行PID的參數(shù)整定工作。 PID誤差整定流程圖誤差整定流程圖設(shè)置系統(tǒng)的傳函參數(shù)系統(tǒng)離散化并設(shè)置PID初始參數(shù)給階躍信號(hào)并設(shè)置控制器的輸出采樣時(shí)間為1ms根據(jù)每次結(jié)果進(jìn)行判斷，選擇誤差規(guī)則規(guī)則12345調(diào)節(jié)PID的輸出，系統(tǒng)輸出及誤差采樣500次Y調(diào)節(jié)完畢，輸出調(diào)節(jié)后的響應(yīng)曲線N,繼續(xù)

3、采樣 誤差原理規(guī)則誤差原理規(guī)則原理原理1： |e(k)|M1時(shí)，說明誤差的絕對(duì)值已經(jīng)很大。不論誤差時(shí)，說明誤差的絕對(duì)值已經(jīng)很大。不論誤差 變化趨勢(shì)如何，都應(yīng)考慮控制器輸出按最大（或最變化趨勢(shì)如何，都應(yīng)考慮控制器輸出按最大（或最 ?。┹敵?，以迅速調(diào)整誤差。?。┹敵觯匝杆僬{(diào)整誤差。原理原理2： 當(dāng)當(dāng)e(k)*(e(k2)-e(k1)0 說明誤差在朝誤差的絕對(duì)值說明誤差在朝誤差的絕對(duì)值 增大的方向變化，或誤差為某一常值，未發(fā)生變化。增大的方向變化，或誤差為某一常值，未發(fā)生變化。 此時(shí)，如果此時(shí)，如果|e(k)|=M2,說明誤差也較大，也考慮由控說明誤差也較大，也考慮由控 制器實(shí)施較強(qiáng)的控制作用，以

4、達(dá)到扭轉(zhuǎn)絕對(duì)值朝減制器實(shí)施較強(qiáng)的控制作用，以達(dá)到扭轉(zhuǎn)絕對(duì)值朝減 小方向變化。小方向變化。 此時(shí)此時(shí)|e(k)|M2,說明盡管誤差朝絕對(duì)值增大方向變化說明盡管誤差朝絕對(duì)值增大方向變化 ，但誤差絕對(duì)值本身并不是很大，可考慮控制器實(shí)，但誤差絕對(duì)值本身并不是很大，可考慮控制器實(shí) 施一般的控制作用，只要扭轉(zhuǎn)誤差的變化趨勢(shì)，使施一般的控制作用，只要扭轉(zhuǎn)誤差的變化趨勢(shì)，使 其朝絕對(duì)值減小的方向變化即可。其朝絕對(duì)值減小的方向變化即可。 誤差原理規(guī)則誤差原理規(guī)則原理原理3： 當(dāng)當(dāng)e(k)e(k)0或者或者ek)=0時(shí)，說明誤差時(shí)，說明誤差 的絕對(duì)值朝減小的方向變化，或者已經(jīng)達(dá)到了平衡狀的絕對(duì)值朝減小的方向變化，

5、或者已經(jīng)達(dá)到了平衡狀 態(tài)。此時(shí)，可考慮實(shí)施較強(qiáng)的控制作用。態(tài)。此時(shí)，可考慮實(shí)施較強(qiáng)的控制作用。原理原理4 4： 當(dāng)當(dāng)e(k)e(k)0時(shí)，說明誤差處于極值狀時(shí)，說明誤差處于極值狀 態(tài)。如果此時(shí)誤差的絕對(duì)值較大，即態(tài)。如果此時(shí)誤差的絕對(duì)值較大，即|e(k)|=M 2 ，可以，可以 考慮較強(qiáng)的控制作用?？紤]較強(qiáng)的控制作用。 如果此時(shí)誤差的絕對(duì)值較小，即如果此時(shí)誤差的絕對(duì)值較小，即|e(k)|M 2 ，可以考慮，可以考慮 實(shí)施較弱的控制作用。實(shí)施較弱的控制作用。 原理五：原理五： 當(dāng)當(dāng)|e(k)|1 1；k k2 2 為抑制系為抑制系 數(shù)，數(shù)，0K0K2 2 1 0.8 % Rule 1 u(k)=

6、0.45; elseif abs(x(1)0.4 u(k)=0.40; elseif abs(x(1)0.2 u(k)=0.12; elseif abs(x(1)0.01 u(k)=0.1; end if x(1)*x(2)0|(x(2)=0) % Rule 2 if abs(x(1)=0.05 u(k)=u_1+2*kp*x(1); else u(k)=u_1+0.4*kp*x(1); end end if (x(1)*x(2)0)|(x(1)=0) % Rule 3 u(k)=u(k); end if x(1)*x(2)0&x(2)*x2_1=0.05 u(k)=u_1+2*kp*

7、error_1; else u(k)=u_1+0.6*kp*error_1; end end if abs(x(1)=10 u(k)=10; end if u(k)M1時(shí)，說明誤差的絕對(duì)值已經(jīng)很大。不論誤差時(shí)，說明誤差的絕對(duì)值已經(jīng)很大。不論誤差 變化趨勢(shì)如何，都應(yīng)考慮控制器輸出按最大（或最變化趨勢(shì)如何，都應(yīng)考慮控制器輸出按最大（或最 小）輸出，以迅速調(diào)整誤差。?。┹敵?，以迅速調(diào)整誤差。原理原理2： 當(dāng)當(dāng)e(k)*(e(k2)-e(k1)0 說明誤差在朝誤差的絕對(duì)值說明誤差在朝誤差的絕對(duì)值 增大的方向變化，或誤差為某一常值，未發(fā)生變化。增大的方向變化，或誤差為某一常值，未發(fā)生變化。 此時(shí)，如果此

8、時(shí)，如果|e(k)|=M2,說明誤差也較大，也考慮由控說明誤差也較大，也考慮由控 制器實(shí)施較強(qiáng)的控制作用，以達(dá)到扭轉(zhuǎn)絕對(duì)值朝減制器實(shí)施較強(qiáng)的控制作用，以達(dá)到扭轉(zhuǎn)絕對(duì)值朝減 小方向變化。小方向變化。 此時(shí)此時(shí)|e(k)|M2,說明盡管誤差朝絕對(duì)值增大方向變化說明盡管誤差朝絕對(duì)值增大方向變化 ，但誤差絕對(duì)值本身并不是很大，可考慮控制器實(shí)，但誤差絕對(duì)值本身并不是很大，可考慮控制器實(shí) 施一般的控制作用，只要扭轉(zhuǎn)誤差的變化趨勢(shì)，使施一般的控制作用，只要扭轉(zhuǎn)誤差的變化趨勢(shì)，使 其朝絕對(duì)值減小的方向變化即可。其朝絕對(duì)值減小的方向變化即可。 誤差原理規(guī)則誤差原理規(guī)則原理原理3： 當(dāng)當(dāng)e(k)e(k)0或者或者ek)=0時(shí)，說明誤差時(shí)，說明誤差 的絕對(duì)值朝減小的方向變化，或者已經(jīng)達(dá)到了平衡狀的絕對(duì)值朝減小的方向變化，或者已經(jīng)達(dá)到了平衡狀 態(tài)。此時(shí)，可考慮實(shí)施較強(qiáng)的控制作用。態(tài)。此時(shí)，可考慮實(shí)施較強(qiáng)的控制作用。原理原理4 4： 當(dāng)當(dāng)e(k)e(k)0時(shí)，說明誤差處于極值狀時(shí)，說明誤差處于極值狀 態(tài)。如果此時(shí)誤差的絕對(duì)值較大，即態(tài)。如果此時(shí)誤差的絕對(duì)值較大，即|e(k)|=M 2 ，可以，可以 考慮較強(qiáng)的控制作