PID调节器的作用及其参数对系统

调节质量的影响

一.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. 实验内容:

 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响应性能指标的影响。

三. 实验原理:   

      参考输入量（给定值）作用时，系统连接如图（6-1）所示:

图 （6-1） 

扰动信号作用时，系统连接如图（6-2）所示：

图 （6-2）

四. 实验步骤:

利用MATLAB中的Simulink仿真软件。

l. 参考实验一，建立如图(6-1)所示的实验原理图；

2. 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。

7. 参照实验一的步骤，绘出如图(6-2)所示的方块图;

8. 将PID控制器的积分增益和微分增益改为0，对系统进行纯比例控制。不断修改比例增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=4，记下此时的比例增益值。 

9. 修改比例增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=2，记下此时的比例增益值。 

10. 修改比例增益，使系统输出呈临界振荡波形,记下此时的比例增益值。

11. 将PID控制器的比例、积分增益进行修改，对系统进行比例积分控制。不断修改比例、积分增益,使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=2，4，10，记下此时比例和积分增益。

1.将PID控制器的比例, 积分, 微分增益进行修改，对系统进行比例、积分、微分控制。不断修改比例、积分、微分增益，使系统输出的过渡过程曲线的衰减比n=2、4、10记下此时的比例、积分、微分增益值。

五.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？

2.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? 

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?

3.Kc、Ti及Td改变后对系统控制质量的影响?

4.分析积分作用的强弱，对系统有何影响？