也就
确定下来。为了避免微分运算，通常采用近似的PID控制器，其传递函数为
GC
s

KP
1
1TIs

TDs01TDs
1
（4）
3研究PIDKPKI和KD对性能的影响
基于实际问题讨论PID控制器的KPKI和KD这3三个参数的大小如何决定了PID控制器的比例，积分和微分控制作用的强弱。某直流电动机速度控制系统如图2所示，采用PID控制方案，使用期望特性法来确定KPKI和
KD这3三个参数。
转速给定

GcPID
转速控制器
G1

26350
s600

晶闸管

整流器
G2
60s60
直流电动机
G3
135s
传动装置
G4
转速
53
电动势系数
0012
测速反馈系数
图2直流电动机PID控制系统
31使用期望特性法来设计PID控制器
首先假设
PID
控制器的传递函数为
GCsKP
KIs
KDs其中
KPKI和KD这3个参数待定。图2所示的系统闭环的传递函数为
3
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k的PID控制算法研究
GBs

s4

660s3

3680
113120550KDs2KPsKI1357447KDs24860001357447KPs
1357447KI
如果希望闭环极点为：300，300，30j30和30j30，则期望特征多项式为：
s4660s3127800s26480000s162106。对应系数相等，可求得：KD0067，
KP44156，KI11934。
图3直流电动机PID控制系统的Simuli
k仿真模型
输入信号为单位阶跃信号，在t1s时从0变化到1。得到系统响应曲线如图4
32分析比例系数KP对控制性能的影响
在KI11934和KD0067保持不变的情况下，KP分别取值05，5和20，得到系统的响应曲线
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图4三参数最佳系统响应曲线
图5KP05时，系统的响应曲线
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图6KP5时，系统的响应曲线
图7
KP20时，系统的响应曲线
小结：（1）KP对系统的动态性能影响：Kp加大，将使系统响应速度加快，Kp偏大时，
6
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系统振荡次数增多，调节时间加长；；Kp太小又会使系统的响应速度缓慢。Kp的选择以输出响应产生41衰减过程为宜。
（2）KP对系统的稳态性能影响：在系统稳定的前提下，加大Kp可以减少稳态误差，
但不能消除稳态误差。因此Kp的整定主要依据系统的动态性能。
33分析积分系数KI对控制性能的影响
在KD0067和KP44156保持不变的情况下，KI分别取值20，120，300，得到系统的响应曲线。
图8KI20时，系统的响应曲线
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