基于基于MATLAB的的PID控制系统参数调节方案控制系统参数调节方案
实际工程中由于PID 控制多重应用型优点(如,结构简单、调整方便、稳定性好、工作可靠等),因此它还是
应用最广泛的调节器控制规律,或是基于基本PID 控制的各种改进型PID 控制。
导读:实际工程中由于导读:实际工程中由于PID 控制多重应用型优点(如,结构简单、调整方便、稳定性好、工作可靠等),因此它还是应用最广控制多重应用型优点(如,结构简单、调整方便、稳定性好、工作可靠等),因此它还是应用最广
泛的调节器控制规律,或是基于基本泛的调节器控制规律,或是基于基本PID 控制的各种改进型控制的各种改进型PID 控制。控制。
1. PID 控制系统原理及算法控制系统原理及算法
当我们不能将被控对象的结构和参数完全地掌握,或者是不能得到精确的数学模型时,在这种情况下最便捷的方法便是采用
PID 控制技术。为了使控制系统满足性能指标要求,PID 控制器一般地是依据设定值与实际值的误差,利用比例(P)、积分
(I)、微分(D)等基本控制规律,或者是三者进行适当地配合形成相关的复合控制规律,例如,PD、PI、PID 等。
图1 是典型PID 控制系统结构图。在PID 调节器作用下,对误差信号分别进行比例、积分、微分组合控制。调节器的输出量作
为被控对象的输入控制量。
图1 典型PID控制系统结构图
PID 控制器主要是依据给定值r(t)与实际输出值y(t)构成控制偏差,用公式表示即e(t)=r(t)-y(t),它本身属于一种
线性控制器。通过线性组合偏差的比例(P)、积分(I)、微分(D),将三者构成控制量,进而控制受控对象。控制规律如
下:
其传递函数为:
式中:Kp--比例系数; Ti--积分时间常数; Td--微分时间常数。
2. PID 控制器的控制器的MATLAB 仿真仿真
美国MathWorks 公司推出的MATLAB 是一套具备高性能的数值计算和可视化软件。由于MATLAB 可以将矩阵运算、图形显
示、信号处理以及数值分析集于一体,构造出的用户环境使用方便、界面友好,因此MATLAB 受到众多科研工作者的欢迎。
本文利用MATLAB 仿真工具箱Simulink 的功能,在基于仿真环境Matlab/Simulink 工具上用图形化方法直接建立仿真系统模
型,启动仿真过程,将结果在示波器上显示出来。
3. 仿真实例分析仿真实例分析
3.1 建立数学建模
设被控对象等效传递函数为