计算机控制技术实验1.doc

实 验 报 告（2009 / 2010 学年 第 二 学期）课程名称计算机控制技术实验名称数字PID控制指导教师张腾飞学生姓名戴晓罡班级学号B07050533学院(系)自动化学院专 业电气工程及其自动化实 验 报 告一、 实验目的和要求1、研究PID控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响。2、研究采样周期T对系统特性的影响。3、研究I型系统及系统的稳定误差。二、实验设备和仪器1EL-AT-III型计算机控制系统实验箱2PC计算机一台三、实验原理及内容1系统结构图如3-1图图中： Gc (S)=mp(1+Ki/S+KdS)Gh(S)(1-e-TS)/SGpl(S)=5/(0.5S+1)(0.1S+1)GD2(S)=1/(S(01S十1)2开环系统（被控制对象）的模拟电路如图3-2和图3-3所示其中图3-2对应Gp1(S),图3-3对应Gp2(S)。3被控对象GPl(s)为“0型”系统，采用PI控制或PID控制，可系统变为“I型”系统，被控对象Gp2(s)为“I型”系统，采用PI控制或PID控制可使系统变成“II型”实 验 报 告系统。4当r(t)1(t)时(实际是方波)，研究其过渡过程。5PI调节器及PID调节器的增益 Gc(s)=Kp(1+K1/s) =KpKI(1/k1) s+1)/s =K(Tis+1)/s 式中 K=KpKi， Ti=(1/K1) 不难看出PI调节器的增益K=KpKi，因此在改变Ki时，同时改变了闭环增益K，如果不想改变K，则应相应改变Kp。采用PID调节器相同。6“II型”系统要注意稳定性。对于Gp2(s)，若采用PI调节器控制，其开环传递 函数为 G(s)=Gc(s)Gp2(s) =K(Tis+1)/s1/s(0.1s+1) 为使闭环系统稳定，应满足Ti0.1，即K1107PID递推算法 如果PID调节器输入信号为e(t)，其输送信号为u(t)，则离散的递推算法如下： u(k)=u(k1)+q0e(k)+qle(k-1)+q2e(k2) 其中 q0=Kp(1+KiT+(Kd/T) ql=-Kp(1+(2Kd/T) q2=Kp(Kd/T)T采样周期四、实验步骤1连接被测量典型环节的模拟电路(图32)。电路的输入u1接AD、DA卡的DAl输出电路的输出U2接AD、DA卡的ADl输入。检查无误后接通电源。2启动计算机，双击桌面“计算机控制实验”快捷方式，运行软件。3测试计算机与实验箱的通信是否正常，通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。4在实验项目的下拉列表中选择实验三数字PID控制，鼠标单击鼠标单击主按 钮，弹出实验课题参数设置窗口。5输入参数Kp，Ki，Kd(参考值Kp=1，Ki=0.02，kd=1)。6参数设置完成点击确认后观察响应曲线。若不满意，改变Kp，Ki，Kd的数值和与其相对应的性能指标op、ts的数值。7取满意的Kp，Ki，Kd值，观查有无稳态误差。8断开电源，连接被测量典型环节的模拟电路(图3-3)。电路的输入u1接A/D、D/A卡的DAl输出，电路的输出U2接A/D、D/A卡的ADl输入，将纯积分电容的两端连在模拟开关上。检查无误后接通电源。9重复4-7步骤。10计算Kp，Ki，Kd取不同的数值时对应的p、ts的数值，测量系统的阶跃响应曲线及时域性能指标，计入表中：实 验 报 告Kp=1，Ki=0.02，Kd=1，p=0.79，ts=424msKp=1.1，Ki=0.02，Kd=1，p=0.088，ts=380msKp=1.1，Ki=0.016，Kd=1，p=0.049，ts=294ms实 验 报 告Kp=1.1，Ki=0.016，Kd=0.8，p=0.056，ts=304msKp=1.1，Ki=0.016，Kd=1.1，p=0.046，ts=282ms经过多次调整，决定使用Kp=1.1，Ki=0.016，Kd=1.1，其性能指标较好。PID常用口诀: 参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降 曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把