内容发布更新时间 : 2024/12/23 11:06:23星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

一、课程设计题目：

给定被控对象参数，选择PID控制器比例系数KP，积分时间Ti ，微分时间Td ，使被控对象在输入出现扰动的情况下能够达到既定要求的控制曲线。 二、课题分析：

1、控制系统的参数整定可分为理论计算法和工程整定法，理论计算方法是基于一定的性能指标，结合组成系统各环节的动态特性，通过理论计算求得控制器的动态参数设定值，这种方法比较复杂繁琐，使用不方便，因此一般仅作参考，而工程整定法则是源于理论分析，结合实验，工程实际经验等一套工程上的方法，较为简单，易掌握。

2、要求：（1）通过参数整定选择合适的参数，首先要保证系统稳定，这是最基本的要求。

（2）在热工生产过程中，通常要求控制系统有一定的稳定裕度，即要求过程有一定的衰减比，一般要求4：1~10：1

（3）在保证稳定的前提下，要求控制过程有一定

的快速性和准确性，所谓准确性就是要求控制过程的动态偏差和稳态偏差尽量小，而快速性就是要求控制过程的时间尽可能短。

图（1）单回路控制系统组成原理方框图

根据图（1）的原理图，我们可以将整个单回路控制系统简化为图（2）的系统方框图。

图（2）

图中Gc（s）为控制器传递函数，可以用下图（3）所示的PID控制器结构图表示。

上图为典型的PID控制系统结构图。在PID调节器的作用下，对误差信号分别进行比例、微分、积分组合控制，调节器的输出作为被控对象的输入控制量。

PID控制算法的模拟表达式为：相应的传递函数为：

式中 Kp为比例系数 ； Ti 为积分时间常数； Td 为微分时间常数。 在传统的PID调节器中，确定KP、Ti、Td 3个参数的值，是对系统进行控制的关键，因此，在控制最主要的问题是参数的整定问题，在PID参数进行整定时，若是理论方法确定PID参数当然是最为理想的，但实际应用中，更多的是通过试凑来确定PID的参数。而利用matlab强大的仿真工具箱的功能，可以方便的解决整定的问题。 三、PID控制分析。 假设被控对象参数为 3.1 P控制作用分析 。

设Td=0 ，Ti=? ，Kp=3~4 。输入信号为阶跃函数，根据结构图，进行matlab程序仿真如下：

%P控制作用程序

2S(S?2)

运行M文件可得到如下图形：