PID实验报告实验一

试验一：使用simulink对给定对象进行控制仿真一：原理阐明：一般说，增长控制系统比例增益，可以提高系统的响应速度，同步也会减少稳态误差。尽管如此，假如比例增益太大，系统超调就会增大，假如Kp再深入增长，震荡就会加大，系统就会变得不稳定。图a试验原理图如下图（a）所示，其中原理图中给定的黄色的输入信号的理想的输入稳定值是1（如图（b）中的箭头所示），而根据误差中值定理算得它的实际的稳定值是0.6。通过尝试使用不一样的Kp值，观测Kp的设定对系统动态过程的影响如下图(b)、(c)、(d)、(e)所示。当：A.规定系统的静差为给定值的40%时，计算为：（1-0.6）/1*100%=40%）,系统的静差为给定值的40%的图像如左图（d）所示；B.系统规定它的超调量不不小于或者等于40%的条件下，使得系统的上升时间尽量减少，计算过程为：（1.4-1）/1*100%=40%）,系统规定超调量不不小于或者40%的条件下，使得系统的上升时间尽量减少的图像如左图（e）所示。一：当给定KP分别为0.8、2.4、3.5：Kp的设定对系统动态过程的影响图像如左图（b）所示：图（图（b）1_1：当调整KP分别为1、3、5：Kp的设定对系统动态过程的影响图像如左图（c）所示：图（图（c）1_2：当调整KP分别为1.5、3、5 ：系统的静差为给定值40%（注：（1-0.6）/1*100%=40%）的图像如左图（d）所示：图（图（d）对于单位负反馈，静差E(S)=R(S)-C(S)，其中输入信号为1（t）根据终值定理可知当KP取1.5时，系统的静差刚好为给定值的40%。1_3：当调整KP分别为7、3、5：图（e）系统要超调量不不小于或40%（（1.4-1）/1*100%=40%）条件下，使系统上升时间尽量减少如图（e）图（e）总结：联络上图（b）、（c）、（d）、（e）可知，KP由0.8一直增大到7可以看出，增大比例系数KP可以加紧系统的响应，在有静差的时候有助于减小静差。不过过大的比例系数会使系统有较大的超调，并也许产生振荡。通过多次的试验，已知超调量δ=[h(∞)-h(0)]/h(∞)*100%,其中输入信号h(0)=1,当KP=7时h(∞)=1.4，此时超调量刚好为40%。详细来说，KP对系统的影响如下：KP增大，系统响应逐渐加紧，所需时间逐渐减少，静差减小，但不能消除静差；KP增大，系统震荡增强，稳定性下降；KP无延时环节，迅速性好，响应快。二．系统规定消除静差的原理图如下图（f）所示：图f如上图所示，在只使用积分（P）控制的时候，存在一定的静差，因此很有必要加入积分项，来消除这个静差。积分项的整定是从大到小整定，为了消除静差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差进行累加，伴随时间的增长，积分项会逐渐增大。这样，即便误差很小，积分项也会伴随时间的增长而加大，它推进控制器的输出增大使稳态误差深入减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。但积分过强同样影响系统的稳定性。假如在比例部分不能有效地消除静差，需要加入积分环节。积分系数P的整定应当从大到小。并且应当将第一步整定的比例环节缩小（可以缩小为本来的0.8倍）。然后慢慢的减小积分常数，直到系统具有良好的动态性能，并且静差得以消除。1_4.KP=0.15系统消除静差后的图像如左图（g）所示：图（图（g）由于有误差，积分环节会对误差进行积分，调整就会进行，直到误差等于0，积提成果等于0，积分调整作用才会停止，系统才会消除静差。如上图（g）所示，在只使用积分（P）控制的时候，存在一定的静差，因此很有必要加入积分项，来消除这个静差。积分项的整定是从大到小整定，不过需要提前注意几种问题：不过需要提前注意几种问题：1.长时间的积分会导致积分饱和。处理这个问题的措施是采用“积分分离”的措施，在误差较大的时候积分项不起作用，当误差范围在一定范围内后来积分才起作用。本人认为应当根据计算机的字长和传感器精度分析，计算出不会导致积分饱和的“积分时间”，来确定误差在多大的值时开始投入积分。2.由于计算机精度问题，较小的误差将被舍掉，而不能输出。处理这个问题的措施除了使用愈加精确地AD/DA外，还可以采用误差合计的措施，当误差合计到一定程度，进行一次积分输出，而不是将小误差舍弃