1、實驗一 PID參數整定一、 實驗目的1、 了解PID調節原理，P、I、D對被控系統調節過程的影響2、 利用Simulink工具箱對PID參數進行整定二、 實驗設備安裝Matlab 6.0（以上版本）PC計算機一臺三、 實驗原理和步驟（一） 實驗原理1、 PID控制參數PID調節的動作規律是（式1-1）式1-1中，Kp為比例系數；Ti為積分時間常數；TD為微分時間常數；u(t)為控制器輸出；e(t)為控制器輸入。2、 PID參數Kp、Ti、TD對控制過程的影響（1） 比例系數Kp。增大Kp，比例帶減小，加快系統的響應速度，有利于減小殘差，但不能消除殘差。Kp過大會使系統產生超調，振蕩次數增多，調

2、節時間長，影響系統的穩定性。（2） 積分時間常數Ti。增大Ti，可減小超調，減小振蕩，使系統穩定，消除殘差。（3） 微分時間常數TD。加入TD調節，可改善系統動態特性，減小超調量，縮短調節時間。微分時間過大或過小都會影響超調量，只有適當的微分時間常數才能獲得滿意的調節過程。微分作用使得系統對擾動變敏感。（二） 實驗內容 1、過程控制系統常用的PID調節器傳遞函數為 （式1-2） 式1-2中，Kp，Ki，KD分別是比例系數、積分系數、微分系數。2、某被控對象為二階慣性環節，其傳遞函數為：；測量裝置和調節閥的特性為：。現采用穩定邊界法整定PID參數：（1）啟動Matlab的Simulink工具箱，

3、搭建系統方框圖，如圖1所示1 / 3 圖 1（2）雙擊圖1中的3個Gain元件，在其對話框里填入Kp、Ki和Kd，將仿真環境中的“Stop Time”設置為60，“Relative tolerance”設置為1e-5（3）在Matlab環境下初始化相應的PID參數變量。回到Matlab Command Windows，鍵入以下代碼：Kp=1；Ki=0；Kd=0；（4）回到Simulink環境下，點擊“開始”按鈕開始仿真。未整定PID參數前，在比例系數Kp=1的調節下，被控系統的輸出曲線是：（請在下貼仿真截圖）（5）利用穩定邊界法整定PID三個參數。先選取較大的Kp，例如100，使系統出現不穩定

4、的增幅振蕩，然后采取折半取中的方法尋找臨界增益，例如第一個點是Kp=50，如果仍未增幅振蕩則選取下一點Kp=25，否則選取Kp=75。直到出現等幅振蕩為止，請在下面貼等幅振蕩截圖。此時Kp= ，等幅振蕩兩峰值之間的時間為T= 。（大約值）（6）按照穩定邊界法計算PID參數。穩定邊界法的計算公式如表1所示。調節規律KpKiKdP0.5KpPI0.455Kp0535Kp/TPID0.6Kp1.2Kp/T 0.075Kp*T根據表1，計算得Kp= ，Ki= ，Kd= 。回到Matlab Command Windows，鍵入以下代碼：Kp= ；Ki= ；Kd= ；然后回到Simulink環境下，點擊：“開始”按鈕仿真，得階躍響應曲線：（請帖仿真截圖）并從圖中分析，系統的響應曲線過渡過程時間、超調量大小。請問如何減小超調量？思考題：1、減小Ki，保