PID控制参数对系统性能影响的分析.ppt

班级: 09级机控2班
组员:王华帅田若铎刘宝指导教师:刘思远
二阶系统的PID控制器设计以及参数整定
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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。
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(1)对系统的动态性能影响:Kp加大,将使系统响应速度加快,Kp偏大时,系统振荡次数增多,调节时间加长;;Kp太小又会使系统的响应速度缓慢。Kp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Kp可以减少稳态误差,但不能消除稳态误差。因此Kp的整定主要依据系统的动态性能。
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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,但若太大,系统可能会产生震荡,影响系统的稳定性。
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(1)对系统的动态性能影响:微分系数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)对系统的稳态性能影响:微分环节的加入,可以在误差出现或变化瞬间,按偏差变化的趋向进行控制。它引进一个早期的修正作用,有助于增加系统的稳定性。
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比例系数对系统动态性能影响
开环传递函数为
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。
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积分系数大小对系统动态性能影响
P= PI=1 PD=0
开环传递函数为
积分系数的影响如图所示
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,
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微分系数对系统性能影响
开环传递函数为
微分系数对系统性能影响如图
微分控制经常与比例控制或积分控制联合使用。引入微分控制可以改善系统的动态特性,当K2偏小时,超调量较大,调节时间也较长;当K2合适时可以提高系统响应速度,提高系统稳定性。
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Matlab调试程序
num=4
den=[1,,4]
Gtf=tf(num,den)
Kp=8;K1=;
K2=[,1,5,20]
for i=1:4;
num1=[K2(i),Kp,K1];
den1=[1,0];
Gk=tf(num1,den1);
G=feedback(Gk*Gtf,1);
step(G)
hold on
end
通过改变不同的参数,便可得到在不同参数情况下的系统响应,而且以一个清晰的图像表示出来。
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试凑法调整系统参数
系统开环传递函数为
首先取比例系数Kp=30系统响应如图
由图中可以看出,系统响应较快,满足系统的要求,但是