PID 调节器的仿真研究摘要: 本文用一实例通过 MATLAB 仿真实验,研究了比例控制;比例积分控制;比例微分控制对系统控制的影响。从而阐述 PID 的控制规律。关键词: PID 调节器; MATLAB 仿真。一、引言由于 PID 调节器结构简单,各参数物理意义明确,在工程上易于实现,即使在控制理论日新月异发展的今天在工业过程控制中, 90 %以上的控制器仍然是 PID 调节器。 PID 调节器人们又常称为 PID 控制器,是比例 P (Proportional) 、积分 I (Integral) 、微分 D (Differential or Derivative) 控制的简称。 图是典型的 PID 控制的系统结构图。在 PID 调节器作用下, 对误差信号分别进行比例、积分、微分控制。调节器的输出作为被控对象的输入控制量。图 典型 PID 控制的系统结构图 PID 调节器的时域数学模型为:?????????? tDI P dt t deTteT teKtu 0)()( 1)()( PID 调节器的传递函数为:???????????sTsT KsG DI PC11)( 式中, PK 为比例增益, IT 为积分时间, DT 为微分时间。当DT =0,?? IT 时, 则有 PCKsG?)( , 称为比例(P) 调节器;当?? IT 时,?? sTKsG DPC??1)( , 称为比例微分(PD) 调节器,当DT =0时, ??????????sT KsG I PC11)( , 称为比例积分(PI) 调节器;当0? PK ,0? DT ,?? IT 时, 则有???????????sTsT KsG DI PC11)( ,称为 PID 调节器。在 PID 调节器中,如何确定 PK 、IT 、DT 三个参数的值。是对系统进行控制的关键。因此,了解三参数对系统控制的影响十分必要。二、 PID 调节器分析 PID 控制是比例、积分、微分控制的总体, 而各部分的参数 K P、T I、T D 大小不同则比例、微分、积分所起作用强弱不同。在工业过程控制中如何把三参数调节到最佳状态需要深入了解 PID 控制中三参量对系统动态性能的影响。以单闭环调速系统为例, 讨论各参量单独变化对系统控制作用的影响。在讨论一个参量变化产生的影响时,设另外两个参量为常数。 1、P 控制作用分析: 分析比例控制作用,设 T D =0、 Ti= ∞、 Kp=6 ~ 10 。输入信号阶跃函数,根据单闭环调速系统结构图,进行仿真。 MATLAB 程序 如下。% Matlab program G1=tf(1,[ 1]); G2=tf(1,[ 0]); G12=feedback(G1*G2,1); G3=tf(44,[ 1]);G4=tf(1,); G=G12*G3*G4; Kp=[6:2:10]; for i=1:length(Kp) Gc=feedback(Kp(i)*G,); step(Gc),hold on PID 44 +11 1 +1﹣ 1 ﹣转速调节触发,整流直流电机 I dl =0 速度反馈系
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