数字PID的仿真实验例子课件

对F(s)部分分式展开：b=[2091];a=[1144];[r,p,k]=residue(b,a)展开后得：求F(z)的反变换：X=sym('z^2/(z^3-4*z^2+5*z-2)');x=iztrans(X)求f(t)=1-e-at的Z变换：x=sym(‘1-exp(-a*t)');X=ztrans(x)对用零阶保持器，在采样周期Ts=1s下离散化求G(z)sys=tf(10,[110]);dsys=c2d(sys,1,‘zoh’)[z,p,k]=tf2zp（num，den)结果如P123：G(z)：仿真实例3：设被控对象为输入信号是脉宽20s、周期50s的脉冲信号。假设常规PID控制器为：采用微分先行PID控制器，并设其中的系统采用两种控制器的原理图如下：仿真实例4：设被控对象为利用增量式PID，采用脚本编程实现对上面对象的控制，并整定PID参数脚本：clearall;closeall;ts=20;sys=tf([1],[60,1],'inputdelay',80);dsys=c2d(sys,ts,'zoh');[num,den]=tfdata(dsys,'v');u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0;y_1=0;y_2=0;y_3=0;error_1=0;error_2=0;ei=0;fork=1:1:200time(k)=k*ts;yout(k)=-den(2)*y_1+num(2)*u_5;kp=0.80;ki=0.005;kd=3.0;u(k)=kp*error(k)+kd*(error(k)-error_1)/ts+beta*ki*ei;ifu(k)>=110u(k)=110;endifu(k)<=-110u(k)=-110;endu_5=u_4;u_4=u_3;u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k);y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);error_2=error_1;error_1=error(k);endfigure(1);plot(time,rin,'b',time,yout,'r');xlabel('time(s)');ylabel('rin,yout');figure(2);plot(time,u,'r');xlabel('time(s)');ylabel('u');2、抗积分饱和法背景：PID控制器的输出由于积分作用不断累加而加大,从而导致执行机构达到极限位置(如阀门全开),若控制器输出继续增大,阀门开度不可能再增大,此时就称计算机输出超出了正常运行范围而进入了饱和区.系统进入饱和后，饱和越深，退饱和时间越长，系统超调就越大。措施：对输出进行限幅，同时切除积分作用。算法：仿真实验,采用图(b)结构的不完全微分,对象为仿真中对象输出端加幅值为0.01的随机信号.输入信号为阶跃信号.对象在不完全微分PID和标准PID作用下的输出响应分别见仿真程序D_partial.m和partialD.mdl二、不完全微分仿真举例：设被控对象为输入信号为带有高频干扰的方波信号:二、微分先行对象在微分先行PID作用和标准PID控制器作用下输入输出见仿真程序D_advance.m通过结构图的仿真见advanceD.mal系统采用两种控制器的输出响应波形如下：试凑法试一种凭借经验整定参数的方法，让系统闭环，改变给定值以给系统施加干扰信号，一边按顺序调节，一边观察过渡过程，直到满意为止。其过程如下：(1)先调:让系统闭环，使积分和微分不起作用（，），观察系统的响应，若反映快、超调小，静差满足要求，则就用纯比例控制器。四、

试凑法

工程实际中，以上几步反复操作，直到满意为止。常见被调量的PID调节器参数选择范围如下表：被调量特点(m)(m)流量对象时间常数并