1、 计算机控制 课程设计报告 题 目： PID 控制算法的 MATLAB 仿真研究 专 业： 自动化 班 级： 三班 学号： 学生姓名： 时 间：11 年 12 月 23 日11 年 12 月 30 日 以下指导教师填写 分项成绩：出勤 设计报告 总成绩： 指导教师： PID 控制算法的 MATLAB 仿真研究 一、一、 问题提出问题提出 PID控制算法是实际工业控制中应用最为广泛的控制算法，它具有控制器设计简单，控 制效果好等优点。PID控制器参数的设置是否合适对其控制效果具有很大的影响，在本课程 设计中一具有较大惯性时间常数和纯滞后的一阶惯性环节作为被控对象的模型对PID控制算 法进行研究。
2、被控对象的传递函数如下： ( ) 1 ds f K e G s T s 其中各参数分别为30,630,60 fd KT。MATLAB 仿真框图附图 1 所示。 附图 1 1 Out1 0.57 kp 0 ki 0 kd Zero-Order Hold Transport Delay 30 630s+1 Transfer Fcn StepScope (z-1) z Discrete Zero-Pole2 z (z-1) Discrete Zero-Pole Add 二、二、 具体内容及实现功能具体内容及实现功能 1.1. PID参数整定参数整定 PID控制器的控制参数对其控制效果起着决定性的作用
3、，合理设置控制参数是取得较好 的控制效果的先决条件。常用的PID参数整定方法有理论整定法和实验整定法两类，其中常 用的实验整定法由扩充临界比例度法、试凑法等。在此处选用扩充临界比例度法对PID进行 整定，其过程如下： 1) 选择采样周期 由于被控对象中含有纯滞后，且其滞后时间常数为60 d ，故可选择 采样周期1 s T。 2) 令积分时间常数 i T ，微分时间常数0 d T，从小到大调节比例系数K，使得系统 发生等幅震荡，记下此时的比例系数 k K和振荡周期 k T。 3) 选择控制度为1.02Q ，按下面公式计算各参数： 0.49 0.63 0.14 0.014 pk ik dk sk
4、KK TT TT TT 通过仿真可得在1 s T时，0.57,232 kk KT，如附图 2 所示， 附图 2 01002003004005006007008009001000 -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 故可得： 0.2793,146.16,32.48,3.248 pids KTTT 0.0062 2.793 ps i i pd d s K T K T K T K T 按此组控制参数得到的系统阶跃响应曲线如附图 3 所示。 附图 3 01002003004005006007008009001000 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 由响应曲线可知，此时系统虽然稳定，但是暂态性能较差，超调量过大，且响应曲线不 平滑。根据以下原则对控制器参数进行调整以改善系统的暂态过程： 1)
