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文档简介

1、利用 Simulink 搭建 PID 控制系统模型及分析201706527曾庆松在参考了过程控制系统一书中PID调节原理相关章节的基础上，利用 Matlab的Simulink仿真器搭建PID控制系统模型，并进行仿真，对PID控制器 的三个参数Kp，Ki，Kd与控制性能（稳态误差，上升时间，峰值时间，调节时 间，超调量等）之间的关系进行分析，其完整过程如下。一、搭建模型搭建好的PID控制系统模型如图1所示，其中输入为阶跃响应，被控对象为 二阶惯性环节。其输出响应曲线如图2所示。图1 PID控制系统模型图2系统输出响应曲线二、参数对性能影响的分析1、Kp的影响。图3调整Kp时输出响应曲线的变化从图

2、中可以看出对于一个已经设计好的PID控制器，当Kp的值变小时系统 的峰值时间、上升时间变长，超调量增加，甚至造成系统不稳定；而当Kp的值 变大时则会造成系统震荡加剧。2、幻的影响。Ki=U.OHKn=D.QKp=9图4调整Ki时输出响应曲线的变化从曲线的变化情况可以看出，当Ki的值变大时将导致系统产生减幅震荡， Ki过小时又会使系统的稳态误差增大。图5调整Kd时输出响应曲线的变化从输出响应曲线的变化情况来看，当Kd的值减小时系统的超调量明显增加， 调节时间、上升时间等参数也受到影响；当Kd的值增加时系统的调节时间大大 增加，并且稳态误差较大，系统反应速度满且调节效果很差。三、总结1、比例增益即的作用比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例 关系。增大Kp就等于加大系统的开环增益，结果导致系统剧烈震荡甚至不稳定。2、积分时间Ki的作用在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系，所以主要 用于消除静差，提高系统的无差度。增大Ki将造成系统稳定性下降，直到出现 发散的震荡过程。3、微分时间Kd的作用在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成 正比关系。所以微分控制可以减小超调量，克服振荡，使

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