大作业-基于matlab的PID控制算法仿真-深圳大学

基于matlab的PID控制算法仿真

要求：

（1） 用Matlab的仿真工具Simulink分别做出数字PID控制器的两种算法

（位置式和增量式）进行仿真

（2） 被控对象为一阶惯性环节 D(s) = 1 / (5s+1) （3） 采样周期 T = 1 s

（4） 仿真结果：确定PID相关参数，使得系统的输出能够很快的跟随给定

值的变化，给出例证，输入输出波形，程序清单及必要的分析。

首先，D(s) = 1 / (5s+1)

建立Simulink模型如下：

准备工作：

（1）双击step，将sample time设置为1以符合采样周期 T = 1 s 的要求 （2）选定仿真时间为500

图中\为积分器，\为微分器， \为比例系数。\为积分时间常数， \为积分时间常数。

进行P控制器参数整定时，微分器和积分器的输出与系统断开，在Smulink中，吧微分器与积分器的输出连线断开即可。同理，进行PI控制器参数整定的时候，断开微分器的输出连线即可。

第一步是先获取开环系统的单位阶跃响应，在Simulink中，把反馈连线、微分器、积分器的输出连线都断开，并将’Kp’的值置为1，连线如下图

(下载

后，图片可调节变大)

仿真运行完毕，双击“scope”得到下图

将Kp的值置为2，并连上反馈连线，得下图：

上图即为P控制时系统的单仲阶跃响应。

接下来对PI控制整定，比例放大系数仍为Kp=2，经多次输入Ti的值，发现Ti=2，即1/Ti=0.5时，系统的输出最理想，如下图

(下载后，图片可调节变大)

选定仿真时间，仿真运行， 运行元毕后. 双击\得到以下结果

当响应曲线有一定超调量，当由于积分时间太长导致系统响应无法平稳的时候，应该减小积分的时间。反之如果超调量过大，则应该增大积分时间，最后选定Ti=2.

最后，连上微分器，经多次输入调试，Td的值置为2时，系统能最快地趋向稳定。如下图

双击scope可得：

(下载后，图片可调节变大)

从上面三张图可以看出. PI 、PID 控制二者的响应速度基本相同， 且系统稳定的输出值也相同。PID 控制超调量比PI控制的要小些。

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