PID控制及其MATLAB仿真–详细.ppt

先进PID控制及其MATLAB仿真;第1章 数字PID控制;1.1　PID控制原理;1.1　PID控制原理;1.1　PID控制原理;1.2 连续系统的基本PID仿真; 以二阶线性传递函数为被控对象，进行模拟PID控制。在信号发生器中选择正弦信号，仿真时取Kp＝60，Ki＝1，Kd＝3，输入指令为 其中，A＝1.0，f＝0.20Hz 被控对象模型选定为： ;连续系统PID的Simulink仿真程序 ;连续系统的模拟PID控制正弦响应 ;1.3 数字PID控制;1.3 数字PID控制;1.3.1　位置式PID控制算法;1.3.1　位置式PID控制算法;1.3.1　位置式PID控制算法; 根据位置式PID控制算法得到其程序框图。 在仿真过程中，可根据实际情况，对控制器的输出进行限幅：[-10，10]。 ;1.3.2　连续系统的数字PID控制仿真;1.3.2　连续系统的数字PID控制仿真;1.3.2　连续系统的数字PID控制仿真;1.3.2　连续系统的数字PID控制仿真;1.3.2　连续系统的数字PID控制仿真;1.3.3　离散系统的数字PID控制仿真;1.3.3　离散系统的数字PID控制仿真;1.3.3　离散系统的数字PID控制仿真;1.3.4　增量式PID控制算法及仿真;1.3.4　增量式PID控制算法及仿真;1.3.4　增量式PID控制算法及仿真;1.3.5　积分分离PID控制算法及仿真;具体实现的步骤是： 　1、根据实际情况，人为设定阈值ε＞0； 　2、当∣e (k)∣＞ε时，采用PD控制，可避免产生过大的超调，又使系统有较快的响应； 　3、当∣e (k)∣≤ε时，采用PID控制，以保证系统的控制精度。;1.3.5　积分分离PID控制算法及仿真;1.3.5　积分分离PID控制算法及仿真;1.3.5　积分分离PID控制算法及仿真;1.3.5　积分分离PID控制算法及仿真;1.3.5　积分分离PID控制算法及仿真;1.3.5　积分分离PID控制算法及仿真;1.3.5　积分分离PID控制算法及仿真;1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真;1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真;1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真;仿真实例 　设被控制对象为： 　采样时间为1ms，取指令信号Rin(k)＝30，M＝1，采用抗积分饱和算法进行离散系统阶跃响应。 ;1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真;1.3.7　梯形积分PID控制算法;1.3.8 变速积分算法及仿真;1.3.8 变速积分算法及仿真;1.3.8 变速积分算法及仿真;1.3.8 变速积分算法及仿真;1.3.8 变速积分算法及仿真;1.3.9不??全微分PID算法及仿真;不完全微分算法结构图 ;不完全微分算法： 其中 　 Ts为采样时间，Ti和Td为积分时间常数和微分时间常数，Tf为滤波器系数。 ;被控对象为时滞系统传递函数： 　在对象的输出端加幅值为0.01的随机信号。采样时间为20ms。 　低通滤波器为： ;不完全微分控制阶跃响应;1.3.10微分先行PID控制算法及仿真;微分先行PID控制结构图 ;微分部分的传递函数为： 　式中， 相当于低通滤波器。 设被控对象为一个延迟对象： 　采样时间T=20s，延迟时间为4T。输入信号为带有高频干扰的方波信号：;微分先行PID控制方波响应;微分先行PID控制方波响应控制器输出;在计算机控制系统中，某些系统为了避免控制作用过于频繁，消除由于频繁动作所引起的振荡，可采用带死区的PID控制算法，控制算式为： 　式中，e(k)为位置跟踪偏差，e0是一个可调参数，其具体数值可根据实际控制对象由实验确定。若e0值太小，会使控制动作过于频繁，达不到稳定被控对象的目的；若e0太大，则系统将产生较大的滞后。;1.3.11　带死区的PID控制算法及仿真;设被控制对象为： 　采样时间为1ms，对象输出上有一个幅值为0.5的正态分布的随机干扰信号。采用积分分离式PID控制算法进行阶跃响应，取ε=0.20，死区参数e0=0.10，采用低通滤波器对对象输出信号进行滤波，滤波器为： ;不带死区PID控制;本章结束，谢谢同学们。