微分先行的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 80t e ，人，题目：控制对象为Go70s 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 8000s ; 其 中,kp 0.3,ki 0.00

2、6, 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) k u(k) kp*e(k) ki* e(j)*T j 0式中 C1C2,C3,e(k) r(k) UD(k)。*Td T*Td T*Td T实验程序:clear all ;close all ts=20;M=2;ki=0.006;kd=18;kp=0.3;gama=0.4;sys=tf(1,70 1,'inputdelay',80);dsys=c2d(

3、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);%股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);%俞出量ud(k+1)=c1*ud_1+c2*y(k+1)-c3

4、*y_1;%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;%R 分项累加值u(k+1)=kp*e(k+1)+ki*ei;%$ 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%$制量限幅u(k+1)=10;else if u(k+1)<-

5、10 u(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););ylabel( '输plot(time,r,'r' ,time,y, 'b' );xlabel( '时间(单位：s)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

6、（单位：s） ' ）;ylabel（ '输入/输出）；legend（ 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:1.5出鲍入输10.50-0.5-1输入-微分先行PID输出-1.5010002000300040005000600070008000时间（单位：s ）0.5-0.5-1 -微分先行PID控制算法控制量10002000300040005000600070008000时间（单位：s ）普通PID算法结果:1.50.5输入普通PID输出出肺入输 量制控-0.5-1-1.5010002000300040005000600070008000时间（单位：s）21.510.50-0.5-1-1.5微分先行PID控制算法控制量-2 1'1111101000200030004000500060