实验：连续系统的PID控制器参数整定PID参数仿真.doc
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实验一：连续系统的PID控制器参数整定
实验要求：
1. 设被控对象为：，其中A为班号，B为学号，C 所在微机号。输入信号为单位阶跃信号，采样周期为0.1。.请按 图1所示应用MATLAB软件环境的SIMULINK模块搭建控制系统；
例如：
图1
2.应用PID控制器进行控制，采用稳定边界法（临界比例度法）进行控制器参数整定，整定步骤如下：
(1)在纯比例作用下投入运行。即：PID控制器的比例系数 从小到大取值，积分系数 ，微分系数时，获得临界稳定（等幅振荡）曲线。如图2所示：
图2
(2)记录等幅振荡时的临界比例度值和临界振荡周期值。应用表1中的经验公式计算出的值。
表1
(3)根据计算出的值，换算出比例系数，积分系数 ，微分系数的值。
换算公式为：
(4)将计算值赋给PID控制器运行，观察记录其响应曲线。
3.详细记录实验过程，运算过程以及响应曲线，提取响应曲线的性能指标：超调量和调节时间。
实验二：离散系统的数字PID仿真
实验要求：
1.设被控对象形式为：，采样时间为0.1s，采用Z变换进行离散化，离散化对象为：
2.应用以下程序实现对离散系统的数字PID仿真控制，得到响应曲线。
%PID Controller
clear all;
close all;
ts=0.1;
sys=tf(1,[1,25,20,0]);
dsys=c2d(sys,ts,z);
[num,den]=tfdata(dsys,v);
u_1=0.0;u_2=0.0;u_3=0.0;
y_1=0.0;y_2=0.0;y_3=0.0;
x=[0,0,0];
error_1=0;
for k=1:1:1500
time(k)=k*ts;
kp=100;ki=10;kd=100;
rin(k)=1; %Step Signal
u(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3); %PID Controller
%Restricting the output of controller
if u(k)=10
u(k)=10;
end
if u(k)=-10
u(k)=-10;
end
%Linear model
yout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3;
error(k)=rin(k)-yout(k);
%Return of parameters
u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k);
y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);
x(1)=error(k); %Calculating P
x(2)=(error(k)-error_1)/ts; %Calculating D
x(3)=x(3)+error(k)*ts; %Calculating I
error_1=error(k);
end
figure(1);
plot(time,rin,k,time,yout,r);
xlabel(time(s)),ylabel(rin,yout);
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