《计算机控制技术》课程三级项目某二阶系统的PID控制器设计及参数整定
报告人刘宝
f指导教师刘思远
燕山大学机械工程学院机电控制系
2012年9月23日
目录
《计算机控制技术》课程三级项目1
11PID控制的应用现状3
12PID控制器各个参数对系统系能的影响3
K对系统性能的影响3
121比例系数P
122积分系数K1对系统性能的影响4
123微分系数K2对系统性能的影响6
13对给定的系统进行PID控制调节7
14收获与感想11
f11PID控制的应用现状
在工程实际中应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制简称PID控制又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
从理论角度而言PID控制是20世纪40年代开始的调节原理的一种典型代表。PID控制再世纪控制工程中应用最广据不完全统计在工业过程控制、航空航天控制等领域中PID孔的应用占80以上。尽管PID控制已经写入经典教科书然而由于PID控制的简单与良好的应用效果人们仍在不断研究PID控制器各种设计方法包括各种自适应调节、最优化方法和未来潜力。
由于液压控制系统大功率、高控制精度、技术成熟等特点在要求精度高的重型机械机构中得到了广泛应用。在现实工业中比例伺服阀与PID控制器的结合使得液压控制对于位移、速度、压力等的控制获得更加良好的效果。
12PID控制器各个参数对系统系能的影响
121比例系数
K对系统性能的影响
P
f1对系统的动态性能影响PK加大将使系统响应速度加快PK偏大时系统振荡次数增多调节时间加长PK太小又会使系统的响应速度缓慢。PK的选择以输出响应产生41衰减过程为宜。
2对系统的稳态性能影响在系统稳定的前提下加大PK可以减少稳态误差但不能消除稳态误差。因此PK的整定主要依据系统的动态性能。
调节P的大小对系统动态性能影响如图。由图可见当Kp加大时可是系统动作灵敏速度加快在系统稳定的前提下系统的稳态误差将减小却不能完全消除系统的稳态误差。Kp偏大时系统的震荡次数增多调节时间增长。Kp太大时系统会趋于不稳定。
122积分系数K1对系统性能的影响
积分控制通常和比例控制或比例微分控制联合作用构成PI控制或PID
f控制。
1对系统的动态性能影响对于合适的k1值可以减小系统的超调量提高了稳定性引入积分环节的代价是降低系统的快速性。
2对系统的稳态性能影响积分控制有助于消除系统稳态误差提高系统的控制精度但若k1太大系统可能会产生震荡影响系统的稳定性。
由此可见积分r