PID控制参数对系统性能影响的分析.docx

《计算机控制技术》课程三级项目
某二阶系统的PID控制器设计及参数整定
报告人: 刘宝
指导教师:刘思远
燕山大学机械工程学院机电控制系
2012年9月23日
目录
《计算机控制技术》课程三级项目 1
PID控制的应用现状 3
PID控制器各个参数对系统系能的影响 3
比例系数对系统性能的影响 3
积分系数K1对系统性能的影响 4
微分系数K2对系统性能的影响 5
对给定的系统进行PID控制调节 6
收获与感想 8
PID控制的应用现状
在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
从理论角度而言,PID控制是20世纪40年代开始的调节原理的一种典型代表。PID控制再世纪控制工程中应用最广,据不完全统计,在工业过程控制、航空航天控制等领域中,PID孔的应用占80%以上。尽管PID控制已经写入经典教科书,然而由于PID控制的简单与良好的应用效果,人们仍在不断研究PID控制器各种设计方法(包括各种自适应调节、最优化方法)和未来潜力。
由于液压控制系统大功率、高控制精度、技术成熟等特点,在要求精度高的重型机械机构中得到了广泛应用。在现实工业中比例伺服阀与PID控制器的结合,使得液压控制对于位移、速度、压力等的控制获得更加良好的效果。
PID控制器各个参数对系统系能的影响
比例系数对系统性能的影响
(1)对系统的动态性能影响:加大,将使系统响应速度加快,偏大时,系统振荡次数增多,调节时间加长;太小又会使系统的响应速度缓慢。的选择以输出响应产生4:1衰减过程为宜。
(2)对系统的稳态性能影响:在系统稳定的前提下,加大可以减少稳态误差,但不能消除稳态误差。因此的整定主要依据系统的动态性能。
调节P的大小对系统动态性能影响如图。由图可见,当Kp加大时,可是系统动作灵敏,速度加快,在系统稳定的前提下,系统的稳态误差将减小,却不能完全消除系统的稳态误差。Kp偏大时,系统的震荡次数增多,调节时间增长。Kp太大时,系统会趋于不稳定。
积分系数K1对系统性能的影响
积分控制通常和比例控制或比例微分控制联合作用,构成PI控制或PID控制。
(1)对系统的动态性能影响:对于合适的k1值,可以减小系统的超调量,提高了稳定性,引入积分环节的代价是降低系统的快速性。
(2)对系统的稳态性能影响:积分控制有助于消除系统稳态误差,提高系统的控制精度,但若k1太大,系统可能会产生震荡,影响系统的稳定性。
由此可见,积分作用能够消除稳态误差,提高控制精度,系统积分作用的引入通常使系统的稳定性下降,K1太大时系统将不稳定,K1偏大时系统的震荡次数较多。
微分系数K2对系统性能的影响
(1)对系统的动态性能影响:微分系数K2的增加即微分作用的增加可以改善系统的动态特性,如减少超调量,缩短调节时间等。适当加大比例控制,可以减少稳态误差,提高控制精度。但K2值偏大或偏小都会适得其反。另外微分作用有可能放大系统的噪声,降低系统的抗干扰能力。
(2)对系统的稳