球杆定位控制系统实验指导书 - 图文

图3-4 PD控制下系统实际响应

3.3 球杆定位控制系统在MATLAB环境下PD控制实验：

调节PID参数，Kp=7；Ki=0，Kd=1，实时控制结果如下（系统收敛）：

调节PID参数，Kp=7；Ki=0，Kd=2，实时控制结果如下（系统收敛更快）：

3.4 以上仿真和实控可以看出，在PD控制作用下，系统可以很快的稳定，但是明显的存在稳态误差，分析误差产生的原因，可以在平衡位置仔细观察小球位置改变和输入角的关系。分析系统性能如超调量，稳定时间等和各参数(Kp,Kd)之间的关系。

4、 PID控制器实验： 4.1

在matlab下进行阶跃响应分析可以得到PID控制器的仿真结果(Kp=2,Kd=1, Ti=10,c=1)：

num=[0 2 2 0.1]; //分子表达式(0*s?2*s?2*s?0.1)

32

den=[1 2 2 0.1]; //分母表达式(1*s?2*s?2*s?0.1)

32 step(num,den) //阶跃响应 得到阶跃输出如下图:

图3-5 PID控制下阶跃响应

4.2 球杆定位控制系统在MOTION STUDIO 环境下PD控制实验， 取参数Kp=8，Ki=15，Kd=3, 实验结果如下：

取参数Kp=8，Ki=15，Kd=3，实验结果如下：

图3-6 PID控制阶跃响应实验结果

4.3 球杆定位控制系统在MATLAB环境下PD控制实验

取参数Kp=7，Ki=8.5，Kd=2，实验结果如下：

4.4

实验结果可以看出来,系统的稳态误差有明显的改善。改变PID参数进行实验，比较理论结果和实际实验结果的区别，分析各参数和性能指标的关系。

实验报告

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写出球杆定位控制器传递函数。

记录个控制信号的波形图，比较各控制器效果。 根据实验结果给出最优控制参数。