微分先行PID控制算法

1、微分先行的 PID 控制算法实验目的通过上机实践操作， 使学生能够直观理解课堂上所讲的内容。 学生在计算机 上结合课程教学用的 Matlab 语言或 Simulink 构建仿真模型实现微分先行的 PID 控制算法，培养学生的动手实践能力。实验内容用 Matlab 语言或 Simulink 构建仿真模型实现微分先行的 PID 控制算法80te题目：控制对象为 G0 70s 1 ，采样时间为 20s，输入信号为带有高频干 扰的方波信号： r(t) sign(square(0.0005 t) 0.05sin(0.03 t) ，执 行 机 构 输 出 限 制 在 -10,10, 仿 真 时 间 为 8

2、000s ； 其 中,kp 0.3,ki 0.006,kd 18,0.4 .试采用微分先行的 PID 控制算法和标准 PID 控制算法实现后，比较两种控制算法的输入 /输出、控制量。实验原理微分先行 PID 控制算法：uD(k) c1 *uD(k 1) c2 * y(k) c3 * y(k 1)ku(k) kp *e(k) ki * e(j)*Tj0式中 c1*Td*Td T,c2Td T ,cTd*Td T ,c3*Td T,e(k) r(k) uD (k)实验程序：clear all ;close all ts=20;M=2; ki=0.006;kd=18;kp=0.3;gama=0.4;

3、sys=tf(1,70 1, inputdelay ,80); dsys=c2d(sys,ts, zoh );num,den=tfdata(dsys, v );ud_1=0;y_1=0;e_1=0;ei=0;u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0;Td=kd/kp;c1=gama*Td/(gama*Td+ts);c2=(Td+ts)/(gama*Td+ts);c3=Td/(gama*Td+ts); %微分先行算法中的参数 c1，c2 ，c3for k=0:1:400time(k+1)=k*ts;y(k+1)=-den(2)*y_1+u_5*num(2);%输出量ud(k+1

4、)=c1*ud_1+c2*y(k+1)-c3*y_1;%控制量ud_1=ud(k+1);r(k+1)=sign(sin(0.0005*pi*time(k+1)+0.05*sin(0.03*pi*time(k+1)if M=1e(k+1)=r(k+1)-ud(k+1);ei=ei+e(k+1)*ts;%积分项累加值u(k+1)=kp*e(k+1)+ki*ei;%控制量elsee(k+1)=r(k+1)-y(k+1);ei=ei+e(k+1)*ts;u(k+1)=kp*e(k+1)+ki*ei+kd*(e(k+1)-e_1)/ts;endif u(k+1)10%控制量限幅u(k+1)=10;els

5、e if u(k+1)-10u(k+1)=-10;endendy_1=y(k+1);u_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k+1);e_1=e(k+1);endhold on;if M=1figure(1);plot(time,r, r ,time,y, b );xlabel( 时间(单位： s ) );ylabel( 输 入/ 输出 );legend( 输入 , 微分先行 PID 输出 );elsefigure（1）;plot（time,r, r ,time,y, b ）;xlabel（ 时间（单位： s ） ）;ylabel（ 输 入/ 输出 ）;le

6、gend（ 输入 , 普通 PID 输出 ）;endfigure（2）;plot（time,u, r ）;xlabel（ 时间（单位： s ） ）;ylabel（ 控制量 ）; legend（ 微分先行 PID 控制算法控制量 ）;实验结果微分先行 PID 算法结果：1.50.5-0.5-1-1.510002000600070008000输入微分先 行PID输出3000 4000 5000 时 间 （ 单 位 ： s ）出输/入0.5微 分 先行PID 控制 算法控 制 量量制控-0.5-110002000300040005000 6000 70008000普通 PID 算法结果：输入 普 通 PID 输 出500出输/入输3000 4000 5000 6000 7000 8000 时 间 （ 单 位 ： s ）量制控微分 先行PID控制算法控 制量1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 时 间 （ 单 位