基于MATLAB的PID恒温控制器 ppt课件.ppt

基于MATLAB的PID恒温控制器组员:陈玉荣范淑君钱涛*ppt课件系统方案选择传统的电加热温度控制具有升温单向性、时滞性、大惯性和时变性的特点,很难用数学方法建立精确的模型并确定参数。应用传统的建模电路控制方法,由于电路复杂,器件太多,往往很难达到理想的控制效果。由于无法用精确的数学方法建立模型并确立参数,本设计采用PID控制。*ppt课件PID控制建模优点:不需了解被控对象精确的数学模型,只需在线根据系统误差及误差的变化率等简单参数, 经过经验进行调节器参数在线整定, 即可取得满意的结果, 具有很大的适应性和灵活性。数学表达:传递函数:*ppt课件PID系统框图设计PID控制器也就是确定其比例系数Kp、积分系数T i和微分系数T d, 这三个系数取值的不同, 决定了比例、积分和微分作用的强弱。*,知道稳定后,是温度无法再上升时,此时就会出现系统制热曲线通过对曲线的分析,我们可以构建与它相似的传递函数模型根据温控系统,设K=2,L=3,T=13。由此,,并且使其最大百分比超调量不能高于60%,同时也要满足稳态误差不能高于5%*ppt课件MATLAB的Ziegler-:Ziegler-Nichols算法是由JohnZiegler和NathanielNichols发明的,是著名的回路整定技术使得PID算法在所有应用在工业领域内的反馈控制策略中是最常用的。:在参数设定中,处于经验和计算法之间的中间方法。这种方法可以为控制器确定非常精确的参数,在此之后也可进行微调。:(1)构建闭环控制回路,确定稳定极限。(稳定极限是由P元件决定的。当出现稳态振荡时就达到了这个极限。产生了临界系数Kpcrit和临界振荡周期Tcrit。)(2)根据公式计算控制器参数。*ppt课件Ziegler--Nichols频域参数Ziegler-Nichols经验公式表由于我们的实验是从阶跃响应角度分析的,所以使用此方法发时,首先我们要通过实验获取实验对象的阶跃响应,同时获得K,L和T参数值,我们可以通过表中的Ziegler-Nichols经验公式表来确定P,PI,PID控制的参数。*ppt课件对于参数K,L和T可以由系统的阶跃响应函数图像确定的,具体细节如图所示由于我们已经构建了一个阶跃响应函数,可以直接确定K,L和T的值K=2,T=13,L=3。*ppt课件在确定了K,L和T的值后,就要开始设计函数来实现PID控制参数的计算。于是使用MATLAB设计了一个函数来实现这个功能(源代码见报告P8-9)。函数的调用格式为:[Gc,Kp,Ti,Td]=zn01(PID,vars)其中PID是矫正类型,当PID=1是,为计算P调节器的参数;当PID=2时,为计算PI调节器的参数;当PID=3时,为计算PID调节器的参数。输入量vars为带延迟—惯性环节模型的KTL,已知三参数:K=vars(1);T=vars(2);tau=vars输出量Gc为矫正器的传递函数,Kp为矫正器的比较系数;Ti为矫正器积分时间常数;Td为矫正器的微分时间常数。*ppt课件P、PI、:系统的稳态误差远远大于5%,所以未加PID调节的系统明显是不符合我们期望的要求的。*ppt课件