实验三-数字PID控制(共4页)
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1、精选优质文档-倾情为你奉上 实验三 数字PID控制一、 实验目的1、 研究PID控制器的参数对系统稳定性及过度过程的影响。2、 研究采样周期T对系统特性的影响。3、 研究1型系统及系统的稳定误差。二、 实验仪器1、 1、EL-AT-III型计算机控制系统实验箱一台2、 PC计算机一台三、 实验内容1、 系统结构图如下图。Gp(s)Gh(s)Gc(s) R(t) Y(t) 图中:Gc(s)=Kp(1+Ki/s+Kds) Gh(s)=(1-e-TS)/s Gp1(s)=5/(0.5s+1)(0.1s+1) Gp2(s)=1/(s(0.1s+1)2、 开环系统(被控制对象)的模拟电路图如下图。3、
2、被控对象GP1(S)为0型系统,采用PI控制或PID控制,可系统变为1型系统,被控制对象GP2(S)为1型系统,采用PI控制或PID控制可使系统变为II型系统。4、 当R(t)=1时,研究其过度过程。5、 PI调节器及PID调节的增益 Gc(s)=K(Tis+1)/s 式中, K=KpKi Ti=(1/K1) 不难看出PI调节器的增益K,因此在改变Ki时,同时改变了闭环增益K,如果不想改变K, 则应相应的改变Kp,采用PID调节器相同。6、 II型系统要注意稳定性。对于GP2(s),若采用PI调节器控制,其开环传递函数为 G(S)=K(Tis+1)/s*1/s(0.1s+1) 为使开环系统稳定
3、,应满足Ti0.1,即K1107、 PID递推算法,如果PID调节器输入信号为e(t),其输送信号为u(t),则离散的递推算法U(k)=u(k-1)+q0e(k)+q1e(k-1)+q2e(k-2)四、 实验步骤1、 连接被测量典型环节的模拟电路图。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出,电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入。检查无误后接通电源。2、 启动计算机,双击桌面“计算机控制实验”快捷方式,运行软件。3、测试计算机与实验箱的通道是否正常,通信正常继续。如果通信不正常查找原因通信正常后才可以继续进行实验。4、 在实验项目的下拉列表中选择实验三数字PID控制,鼠标单击运行按钮
4、,弹出实验课题参数设置对话框。5、 输入参数Kp、Ki、Kd(参考值Kp=1,Ki=0.02,Kd=1)6、 参数设置完成点击确认后观察相应曲线。若不满意,改变Kp、Ki、Kd的数值,计算与其对应的性能指标。7、 取满意的Kp、Ki、Kd值,观察有无稳态误差。8、 断开电源,连接被隔两典型环节的模拟电路。电路的输入U1接A/D、D/A卡的DA1输出,电路的输出U2接A/D、D/A卡的AD1输入,将纯积分电容的两端接在模拟开关上。检查无误后接通电源。9、 重复4-7步骤。10、计算Kp、Ki、Kd取不同的数值时对应的数值,测量系统的阶跃响应曲线及时与性能指标,记入表中: 实验结果参数 % Ts/
5、ms阶跃响应曲线KpKiKd10.02143.8129910.01125.9111210.01231.2116810.02240.3195420.02436.7914五、 实验报告1、 画出所做实验的模拟电路图。2、 当被控对象为Gp1时取过度过程为最满意时的Kp、Ki、Kd,画出矫正后的Bode图,查出相稳定裕度量y和穿越频率Wc。3、 总结一种有效的选择Kp、Ki、Kd方法,以最快的速度获得满意的参数。先通过改变Kp的值,使Kp满足要求,再改变Ki,最后是Kd,通过这样一次改变参数的方法可以很快的达到满意的效果。试凑法:增大比例系数Kp,一般加快系统响应,在有静差的情况下有利于减小静差,但过大的比例系数会使系统有较大超调,并产生震荡,使稳定性变坏;增大积分时间Ti,有利于减小超调,减小震荡,使系统更加稳定,但系统静差的消除将随之减慢;增大微分时间Td,亦有利于加快系统响应,使超调亮减小,稳定性增加,但对系统的扰动抑制能力减弱,对扰动有较敏感的响应;另外,过大的微分系数也将使得系统的稳定性变坏。专心-专注-专业
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