PID参数调节.doc

南京航空航天大学 学生姓名：__芮俊俊_ ___ 班级学号：__SZ1605061______ 学科名称：_航空发动机控制与测试 所在学院：___机电学院______ 2017年 3月 27日 一、题目及要求： 列举适用于航空发动机控制律参数设计方法（至少列举一种），以 为被控对象，设计一组PID控制参数，使上升时间不大于1s，超调量不大于2%，幅值裕量不小于9dB，相位裕量不小于60?，要求提供可以反馈稳定裕量的BODE图（截图）及闭环仿真的SIMULINK模型（截图），以及阶跃响应仿真曲线（表明上身时间及超调量）。 二、解题步骤及内容 1、航空发动机控制率参数设计方法 1）、全包线鲁棒变增益LPV控制率设计 2）、双余度控制率设计方法 3）非线性反演控制率设计方法 2、建模并设计一组PID参数，达到题目所述的响应要求 1）Simulink 建模 打开Simulink,将各模块添加到model文件中，连接各模块组成闭环控制系统如下图（1）。 图（1） Simulink模型 图中PID模块为Simulink自带的模块，本人使用的是matlab2011a版本，其中自带的PID模块默认为连续型的，无需更改类型。 2）设计PID参数。 模型建立后，双击PID模块，进入如下图（2）页面， 图（2）PID控制器参数调节界面 参数名称 上升时间 超调量 调整时间 稳态误差 Kp 减小 增大 微小变化 减小 Ki(1/Ti) 减小 增大 增大 消除 Kd(Td) 微小变化 减小 减小 微小变化 更改P、I、D三个参数的值即可调节PID，按照所给的控制要求，不断调整PID参数。在调整的过程中，每个参数的变化对响应的影响如下表（1） 表（1）PID各参数与系统响应的关系 一边调整，一边观察各项指标是否满足控制要求，各项指标如下表（2）： 性能指标 上升时间 超调量 幅值裕量 相位裕量 控制要求 1s 2% 大于9dB 大于60? 表（2）各项性能指标 由于系被控对象为O型系统，其相频特性ψ(ω)-180?，并且无限接近-180?,故其幅值裕量肯定满足要求，即大于9dB。 调整过程中发现，很难达到设定的控制指标，但由于Simulink中的PID模块自带自动优化调整功能，故尝试应用此功能。点击Tune进入优化调控页面如下图（3） 图（3）PID优化调整界面 点击Show parameters,如图（3）在图的右侧显示PID参数以及各项性能指标，优化调整时，各项参数及性能指标都在持续变化，当达到符合题意的性能指标时，停止调整，点击应用。 在model文件中点击菜单项中的tools-Control Design-Line Anaylsis,打开了图（4） 图（4） 图形生成界面 选择要生成图形。即可生成BODE图，和阶跃响应图。如图（5），图（6）。 图（5）阶跃响应图 图（6）bode图 三、结论 通过设计，PID三项参数分别为P=1079,I=40387,D=-68。此时各项要求的性能指标都能满足，如下表（2） 性能指标 上升时间 超调量 幅值裕量 相位裕量 最终值 0.13 1% 大于9dB 67.4?