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1、1实验实验: : PIDPID 调节器的作用及其参数对系统调节质量的影响调节器的作用及其参数对系统调节质量的影响一一. .实验目的实验目的: :1.了解和观测 PID 基本控制规律的作用，对系统动态特性和稳态特性及稳定性的影响。2.验证调节器各参数(Kc，Ti，Td), 在调节系统中的功能和对调节质量的影响。二二. . 实验内容实验内容: :1.1.分别对系统采取比例(P)、比例微分(PD)、比例积分(PI)、比例积分微分(PID)控制规律，通过观察系统的响应曲线，分析系统各性能的变化情况。1. 观测定值调节系统（扰动作用时）在各调节规律下的响应曲线。2. 观测调节器参数变化对定值调节系统瞬态
2、响应性能指标的影响。三三. . 实验原理实验原理: : 参考输入量（给定值）作用时，系统连接如图（1）所示:图 （1） 图 （2）四四. . 实验步骤实验步骤: :利用 MATLAB 中的 Simulink 仿真软件。l. 参考实验一，建立如图（2）所示的实验原理图；22. 将鼠标移到原理图中的 PID 模块进行双击，出现参数设定对话框，将 PID控制器的积分增益和微分增益改为 0，使其具有比例调节功能，对系统进行纯比例控制。 3. 单击工具栏中的 图标，开始仿真，观测系统的响应曲线，分析系统性能；调整比例增益，观察响应曲线的变化，分析系统性能的变化。4. 重复步骤 2-3，将控制器的功能改为
3、比例微分控制，观测系统的响应曲线，分析比例微分控制的作用。5. 重复步骤 2-3，将控制器的功能改为比例积分控制，观测系统的响应曲线，分析比例积分控制的作用。6. 重复步骤 2-3，将控制器的功能改为比例积分微分控制，观测系统的响应曲 线，分析比例积分微分控制的作用。(1) P=1,I=0,D=0(2) P=0.618,I=0,D=0(3) P=0.618,I=0.1,D=0(4) P=0.618,I=1,D=03(5) P=0.618,I=1,D=0.1(6) P=0.618,I=1,D=1(7) P=1.8 I=0 D=0(8)P=1.8 I=0.6 D=0(9) P=1.8 I=1.4
4、D=0五五. .思考题思考题: :1.比例微分控制规律对改变系统的性能有什么作用？42.比例积分控制规律对改变系统的性能有什么作用？3. 定值调节系统与随动调节系统其响应曲线有何区别? 4.在阶跃响应曲线中定义其时域指标，两种调节系统有什么异同点?5.Kc、Ti 及 Td 改变后对系统控制质量的影响?6.分析积分作用的强弱，对系统有何影响？答：1、PD 控制器中的微分控制规律，能反应输入信号的变化趋势，产生有效的早期修正信号，以增加系统的阻尼程度，从而改善系统的稳定性。在串联校正时，可使系统增加一个 -的开环零点，使系统的相角裕度提高，因而有助于系统动态性能的1改善。2、在串联校正时， PI
5、控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一个位于 s 左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能；而增加的负实零点则用来减小系统的阻尼程度，缓和 PI 控制器极点对系统稳定性及动态过程产生的不利影响。只要积分时间常数足够大，PI 控制器对系统稳定性的不利影响可大为减弱。在控制工程实iT践中，PI 控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。3、定值调节系统，在定值调节系统中被调参数的给定值是恒定不变的。例如在恒温、恒湿的控制系统中，温度的给定值是相对恒定的。随动调节系统，在随动调节系统中，被调参数的给定值是某一位置变量的
6、函数，而这个变量的变化规律是随机的事前不可知的。4、P 控制和 PI 控制两者的响应速度基本相同，因为这两种控制的比例系数不同，因此系统稳定的输出值不同。PI 控制的超调量比 P 控制的要小，PID 控制比 P 控制和 PI 控制的响应速度快，但是超调量要大些。5、当，Kp 增大时，系统响应速度加快，幅值增高。当，Kp 达到一定值后，系统将会不稳定。当 Td 增大时，系统的响应速度加快，响应峰值提高 6、P 、 I 、 D 参数的预置是相辅相成的，运行现场应根据实际情况进行如下细调：被控物理量在目标值附近振荡，首先加大积分时间 I ，如仍有振荡，可适当减小比例增益 P 。被控物理量在发生变化后难以恢复，首先加大比例增益 P ，如果恢复仍较缓慢，可适当减小积分时间 I ，还可加大微分时间 D 。5
