整定步骤:

  1. 确定控制目标:本次控制的目标是将系统的输出稳定在设定值1附近,且具有快速的响应速度和较小的超调量。

  2. 初始参数设定:将比例系数Kp、积分时间Ti和微分时间Td的初值分别设定为0.1、10和1。

  3. 闭环系统建模:根据系统传递函数G(s)和PID控制器的结构,建立闭环系统的数学模型。

  4. 仿真控制效果:利用MATLAB/Simulink软件进行仿真,观察系统的响应曲线,并根据实际情况逐步调整PID参数,直至达到满意的控制效果。

  5. 参数调整:根据实际仿真结果,逐步调整PID参数。首先调整Kp,将其增加至0.5,发现系统的响应速度有所提升,但超调量较大。接着,将Ti减小至5,发现超调量有所减小,但系统还存在震荡现象。最后,将Td增加至2,发现系统的响应速度和超调量都得到了较好的平衡,达到了满意的控制效果。

  6. 参数整定:根据实际仿真结果,最终将PID参数设置为Kp=0.5、Ti=5和Td=2。

PID控制器参数值:Kp=0.5、Ti=5和Td=2。

仿真结果:经过PID参数整定后,系统的响应曲线如下图所示,可以看出系统的响应速度较快,超调量较小,且稳定在设定值1附近,达到了满意的控制效果。

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