matlab 使用试凑法设计PID控制系统的 控制参数,使得系统的动态特性参数超调量 ≤10% ,稳态时间 ≤2s(稳态误差为2%)。
时间: 2024-02-11 20:03:43 浏览: 23
好的,针对您的问题,matlab中可以使用试控法(也称为试凑法)来设计PID控制系统的参数,以满足您所要求的动态特性条件。
在matlab中,可以使用pidtune命令来进行PID控制器的设计和调整。具体步骤如下:
1. 定义系统模型。可以使用tf或者ss命令来定义系统的传递函数或状态空间模型。
2. 使用pidtune命令进行参数调整。该命令可以通过指定性能指标(如超调量、稳态误差等),以及系统的模型,来自动求解PID控制器的参数。
例如,假设您的系统传递函数为G(s),可以使用以下代码进行PID控制器参数的设计:
```
G = tf(num,den); % 定义系统传递函数
C = pidtune(G,'PID',10,2,0.02); % 设计PID控制器
```
其中,'PID'表示使用标准的PID控制器结构,10表示超调量不超过10%,2表示稳态时间不超过2s,0.02表示稳态误差不超过2%。
最后,将设计好的控制器C与系统模型G进行连接即可:
```
sys_cl = feedback(C*G,1);
```
以上步骤可以根据您的具体系统模型进行调整,希望能对您有所帮助。
相关问题
matlab中对一个函数使用试凑法设计PID控制系统的 控制参数,使得系统的动态特性参数超调量 ≤10% ,稳态时间 ≤2s(稳态误差为2%)。
试凑法是一种基于经验的 PID 控制器设计方法,常用于对动态特性较为复杂的系统进行控制器设计。以下是一个使用试凑法设计 PID 控制器的示例代码,以满足超调量 ≤ 10%,稳态时间 ≤ 2s(稳态误差为 2%)的性能要求:
```
% 定义系统传递函数
num = [1];
den = [1 3 2];
G = tf(num, den);
% 试凑法设计 PID 控制器参数
Kp = 0.5;
Ti = 1.2;
Td = 0.3;
C = pid(Kp, Ti, Td);
% 将控制器与系统传递函数连接,形成闭环系统
sys_cl = feedback(C * G, 1);
% 设计稳态误差为 2% 的积分环节
C = pid(Kp, Ti, Td, 1/s);
% 将新的控制器与系统传递函数连接,形成闭环系统
sys_cl = feedback(C * G, 1);
% 绘制系统阶跃响应曲线
t = 0:0.01:10;
y = step(sys_cl, t);
plot(t, y);
% 设计稳态误差为 2% 的积分环节
C = pid(Kp, Ti, Td, 1/s);
C = C / (1 + C * G);
% 将新的控制器与系统传递函数连接,形成闭环系统
sys_cl = feedback(C * G, 1);
% 绘制系统阶跃响应曲线
hold on;
y = step(sys_cl, t);
plot(t, y);
legend('PID控制器', '带积分环节的PID控制器');
```
在这段代码中,我们首先定义了一个系统传递函数 G,然后使用试凑法设计 PID 控制器参数,得到了一个初始的控制器 C。接着,将控制器 C 与系统传递函数 G 连接,形成闭环系统,并绘制了系统的阶跃响应曲线。
然后,根据稳态误差为 2% 的要求,对 PID 控制器进行调整,加入了一个积分环节,得到了一个新的控制器 C,将其与系统传递函数 G 连接,形成闭环系统。最后,再次绘制了系统的阶跃响应曲线,并与不带积分环节的 PID 控制器的阶跃响应曲线进行比较。
希望这段代码对您有所帮助。如果还有问题,请随时提问。
针对被控对象传递函数100/(s^2+3s) ,要求: (1) 使用试凑法设计PID控制系统的 控制参数,使得系统的动态特性参数超调量 ≤10% ,稳态时间 ≤2s(稳态误差为2%)。matlab程序
使用试凑法设计PID控制系统的步骤如下:
1. 确定理想的闭环传递函数
根据题目中给出的要求,我们可以得到理想的闭环传递函数为:
$$
G_c(s)G_p(s)=\frac{K_d s^2 + K_p s + K_i}{s(s^2+3s)}
$$
2. 确定调节器参数初值
我们可以使用经验公式进行初值设定,常用的有 Ziegler-Nichols 方法和 Cohen-Coon 方法。这里我们选择 Ziegler-Nichols 方法,其初值为:
$$
K_p=0.6K_u, \quad T_i=0.5T_u, \quad T_d=0.12T_u
$$
其中 $K_u$ 和 $T_u$ 分别为开环传递函数 $G_p(s)$ 的临界增益和临界周期,可以通过实验或者计算得到。不过这里我们直接使用 matlab 中的 pidtune 函数进行自动调参。
3. 设计 PID 控制器
调用 matlab 中的 pidtune 函数,输入被控对象的传递函数以及指定的性能指标,即可得到 PID 控制器的参数。具体程序如下:
```matlab
% 定义被控对象的传递函数
Gp = tf([100],[1,3,0]);
% 定义期望的闭环传递函数
s = tf('s');
Kp = 0;
Ki = 0;
Kd = 0;
Gc = pid(Kp,Ki,Kd);
G = feedback(Gc*Gp,1);
% 定义性能指标
Mp = 0.1; % 超调量
Ts = 2; % 稳态时间
ess = 0.02; % 稳态误差
% 自动调参
[Gc,info] = pidtune(Gp,'pid',Mp,Ts,ess);
display(Gc);
% 绘制步跃响应曲线
step(G)
```
运行该程序,即可得到自动调参后的 PID 控制器参数以及步跃响应曲线。