PID實驗報告實驗一

試驗一：使用simulink對給定對象進行控制仿真一：原理闡明：一般說，增長控制系統比例增益，可以提高系統的響應速度，同步也會減少穩(wěn)態(tài)誤差。盡管如此，假如比例增益太大，系統超調就會增大，假如Kp再深入增長，震蕩就會加大，系統就會變得不穩(wěn)定。圖a試驗原理圖如下圖（a）所示，其中原理圖中給定的黃色的輸入信號的理想的輸入穩(wěn)定值是1（如圖（b）中的箭頭所示），而根據誤差中值定理算得它的實際的穩(wěn)定值是0.6。通過嘗試使用不一樣的Kp值，觀測Kp的設定對系統動態(tài)過程的影響如下圖(b)、(c)、(d)、(e)所示。當：A.規(guī)定系統的靜差為給定值的40%時，計算為：（1-0.6）/1*100%=40%）,系統的靜差為給定值的40%的圖像如左圖（d）所示；B.系統規(guī)定它的超調量不不小于或者等于40%的條件下，使得系統的上升時間盡量減少，計算過程為：（1.4-1）/1*100%=40%）,系統規(guī)定超調量不不小于或者40%的條件下，使得系統的上升時間盡量減少的圖像如左圖（e）所示。一：當給定KP分別為0.8、2.4、3.5：Kp的設定對系統動態(tài)過程的影響圖像如左圖（b）所示：圖（圖（b）1_1：當調整KP分別為1、3、5：Kp的設定對系統動態(tài)過程的影響圖像如左圖（c）所示：圖（圖（c）1_2：當調整KP分別為1.5、3、5 ：系統的靜差為給定值40%（注：（1-0.6）/1*100%=40%）的圖像如左圖（d）所示：圖（圖（d）對于單位負反饋，靜差E(S)=R(S)-C(S)，其中輸入信號為1（t）根據終值定理可知當KP取1.5時，系統的靜差剛好為給定值的40%。1_3：當調整KP分別為7、3、5：圖（e）系統要超調量不不小于或40%（（1.4-1）/1*100%=40%）條件下，使系統上升時間盡量減少如圖（e）圖（e）總結：聯絡上圖（b）、（c）、（d）、（e）可知，KP由0.8一直增大到7可以看出，增大比例系數KP可以加緊系統的響應，在有靜差的時候有助于減小靜差。不過過大的比例系數會使系統有較大的超調，并也許產生振蕩。通過多次的試驗，已知超調量δ=[h(∞)-h(0)]/h(∞)*100%,其中輸入信號h(0)=1,當KP=7時h(∞)=1.4，此時超調量剛好為40%。詳細來說，KP對系統的影響如下：KP增大，系統響應逐漸加緊，所需時間逐漸減少，靜差減小，但不能消除靜差；KP增大，系統震蕩增強，穩(wěn)定性下降；KP無延時環(huán)節(jié)，迅速性好，響應快。二．系統規(guī)定消除靜差的原理圖如下圖（f）所示：圖f如上圖所示，在只使用積分（P）控制的時候，存在一定的靜差，因此很有必要加入積分項，來消除這個靜差。積分項的整定是從大到小整定，為了消除靜差，在控制器中必須引入“積分項”。積分項對誤差進行累加，伴隨時間的增長，積分項會逐漸增大。這樣，即便誤差很小，積分項也會伴隨時間的增長而加大，它推進控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差深入減小，直到等于零。因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。但積分過強同樣影響系統的穩(wěn)定性。假如在比例部分不能有效地消除靜差，需要加入積分環(huán)節(jié)。積分系數P的整定應當從大到小。并且應當將第一步整定的比例環(huán)節(jié)縮?。梢钥s小為本來的0.8倍）。然后慢慢的減小積分常數，直到系統具有良好的動態(tài)性能，并且靜差得以消除。1_4.KP=0.15系統消除靜差后的圖像如左圖（g）所示：圖（圖（g）由于有誤差，積分環(huán)節(jié)會對誤差進行積分，調整就會進行，直到誤差等于0，積提成果等于0，積分調整作用才會停止，系統才會消除靜差。如上圖（g）所示，在只使用積分（P）控制的時候，存在一定的靜差，因此很有必要加入積分項，來消除這個靜差。積分項的整定是從大到小整定，不過需要提前注意幾種問題：不過需要提前注意幾種問題：1.長時間的積分會導致積分飽和。處理這個問題的措施是采用“積分分離”的措施，在誤差較大的時候積分項不起作用，當誤差范圍在一定范圍內后來積分才起作用。本人認為應當根據計算機的字長和傳感器精度分析，計算出不會導致積分飽和的“積分時間”，來確定誤差在多大的值時開始投入積分。2.由于計算機精度問題，較小的誤差將被舍掉，而不能輸出。處理這個問題的措施除了使用愈加精確地AD/DA外，還可以采用誤差合計的措施，當誤差合計到一定程度，進行一次積分輸出，而不是將小誤差舍棄