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实验三数字PID控制

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实验三 数字PID 控制 一、实验目的 1.研究PID 控制器的参数对系统稳定性及过渡过程的影响。 2.研究采样周期T 对系统特性的影响。 3.研究I 型系统及系统的稳定误差。 二、实验仪器 1.EL-AT-III 型计算机控制系统实验箱一台 2.PC 计算机一台 三、实验内容 1.系统结构图如3-1 图。 图3-1 系统结构图 图中 Gc(s)=Kp(1+Ki/s+Kds) Gh(s)=(1-e-TS)/s Gp1(s)=5/((0.5s+1)(0.1s+1)) Gp2(s)=1/(s(0.1s+1)) 2.开环系统(被控制对象)的模拟电路图如图3-2 和图3-3,其中图3-2 对应GP1(s),图3-3 对应Gp2(s)。 图3-2 开环系统结构图1 图3-3 开环系统结构图2 3.被控对象GP1(s)为“0 型”系统,采用 PI 控制或 PID 控制,可系统变为“I 型”系统,被控对象Gp2(s)为“I 型”系统,采用 PI 控制或 PID 控制可使系统变成“II 型”系统。 4.当 r(t)=1(t)时(实际是方波),研究其过渡过程。 5.PI 调节器及PID 调节器的增益 Gc(s)=Kp(1+K1/s) =KpK1((1/k1)s+1) /s =K(Tis+1)/s 式中 K=KpKi , Ti=(1/K1) 不难看出PI 调节器的增益K=KpKi,因此在改变Ki 时,同时改变了闭环增益K,如果不想改变K,则应相应改变Kp。采用PID 调节器相同。 6.“II 型”系统要注意稳定性。对于Gp2(s),若采用PI 调节器控制,其开环传递函数为 G(s)=Gc(s)·Gp2(s) =K(Tis+1)/s·1/s(0.1s+1) 为使用环系统稳定,应满足 Ti>0.1,即 K1<10 7.PID 递推算法 如果PID 调节器输入信号为e(t),其输送信号为u(t),则离散的递推算法如下: u(k)=u(k-1)+q0e(k)+q1e(k-1)+q2e(k-2) 其中 q0=Kp(1+KiT+(Kd/T)) q1=-Kp(1+(2Kd/T)) q2=Kp(Kd/T) T--采样周期 四、实验步骤 1.连接被测量典型环节的模拟电路(图 3-2)。电路的输入 U1 接 A/D、D/A 卡的DA1 输出,电路的输出U2 接 A/D、D/A 卡的AD1 输入。检查无误后接通电源。 2.启动计算机,双击桌面“计算机控制实验”快捷方式,运行软件。 3.测试计算机与实验箱的通信是否正常,通信正常继续。如通信不正常查找原因使通信正常后才可以继续进行实验。 4. 在实验项目的下拉列表中选择实验三[数字PID 控制], 鼠标单击鼠标单击按钮,弹出实验课题参数设置窗口。 5.输入参数Kp, Ki, Kd(参考值Kp=1, Ki=0.02, kd=1)。 6.参数设置完成点 击确 认 后观 察 响 ...

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