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《自动控制原理》自动控制PID实验报告.pdf

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《自动控制原理》自动控制PID实验报告--第1页

《自动控制原理》自动控制PID实验报告

课程名称自动控制原理实验类型:

实验项目名称:自动控制PID

一、实验目的和要求

1、学习并掌握利用MATLAB编程平台进行控制系统复数域和频率

域仿真的方法。

2、通过仿真实验研究并总结PID控制规律及参数对系统特性影响的

规律。

3、实验研究并总结PID控制规律及参数对系统根轨迹、频率特性影

响的规律,

并总结系统特定性能指标下根据根轨迹图、频率响应图选择PID控

制规律和参数的规则。

二、实验内容和原理

一)任务

设计如图所示系统,进行实验及仿真程序,研究在控制器分别采用比

例(

P)、比例积分(PI)、比例微分(PD)及比例积分微分(PID)控

制规律和控制器参数(Kp、Ki、Kd)不同取值时,控制系统根轨迹

和阶跃响应的变化,总结pid控制规律及参数变化对系统性能、系

统根轨迹、系统阶跃响应影响的规律。具体实验容如下:

《自动控制原理》自动控制PID实验报告--第1页

《自动控制原理》自动控制PID实验报告--第2页

1、比例(P)控制,设计参数Kp使得系统处于过阻尼、临界阻尼、

欠阻尼三种状态,并在根轨迹图上选择三种阻尼情况的Kp值,同

时绘制对应的阶跃响应曲线,确定三种情况下系统性能指标随参数

Kp的变化情况。总结比例(P)控制的规律。

2、比例积分(PI)控制,设计参数Kp、Ki使得由控制器引入的开

环零点分别处于:1)被控对象两个极点的左侧;2)被控对象两个

极点之间;3)被控对象两个极点的右侧(不进入右半平面)。分别

绘制三种情况下的根轨迹图,在根轨迹图上确定主导极点及控制器的

相应参数;通过绘制对应的系统阶跃响应曲线,确定三种情况下系

统性能指标随参数Kp和Ki的变化情况。总结比例积分(PI)控

制的规律。

3、比例微分(PD)控制,设计参数Kp、Kd使得由控制器引入的开

环零点分别处于:1)被控对象两个极点的左侧;2)被控对象两个

极点之间;663)被控对象两个极点的右侧(不进入右半平面)。分

别绘制三种情况下的根轨迹图,在根轨迹图上确定控制器的相应参数;

通过绘制对应的系统阶跃响应曲线,确定三种情况下系统性能指标

随参数Kp和Kd的变化情况。总结

比例积分(PD)控制的规律。

4、比例积分微分(PID)控制,设计参数Kp、Ki、Kd使得由控制

器引入的两个开环零点分别处于:

1)实轴上:固定一个开环零点在被控对象两个开环极点的左侧,使

《自动控制原理》自动控制PID实验报告--第2页

《自动控制原理》自动控制PID实验报告--第3页

另一个开环零点在被控对象的两个极点的左侧、之间、右侧(不进

入右半平面)移动。分别绘制三种情况下的根轨迹图,在根轨迹图

上确定主导极点及控制器的相应参数;通过绘制对应的系统阶跃响

应曲线,确定三种情况下系统性能指标随参数Kp、Ki和Kd的变

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