实验三数字PID控制

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 ...