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模糊pid控制matlab仿真(控制系统)

时间:2023-05-03 19:00:50 阅读:75235 作者:275

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比例控制具有抗干扰能力强、控制及时、暂态时间短的优点,但存在稳态误差,增大比例系数可以提高系统开环增益,减小系统稳态误差,提高系统控制精度

微分控制输出与输入偏差的微分成比例,与偏差的变化速度成比例。 微分控制(与比例控制并用)的传递函数如下。

g(s )=KP )1TDS ) )。

取不同的微分系数,绘制系统的单位阶跃响应曲线:

Kp=10; TD=[ 0,0.4,1,4 ]; form=1:4g1=TF([KP*TD(m ),Kp],[ 0,1 ] ); %注意此位置(KP*TD(m ) sKP )/1=KP )1TDS ) sys=反馈) G1*GS,1 ); %前为微分环节与系统串联、负反馈step(sys ); 保持接通; 结束

随着Td值的增大,系统超调量逐渐减小,动态特征得到改善。

自动控制系统在克服误差的调整过程中可能会振动或不稳定。 原因是存在有大惯性和延迟的零件,有抑制误差的作用,其变化总是被误差的变化延迟控制的

器质中仅引入比例项是不够的,比例项的作用仅是放大误差的幅值,而微分项能预测误差的变化趋势,这样,具有比例+微分的控制器,就能提前使抑制误差的控制作用等于零,甚至为负值,从而避免被控量的严重超调,改善动态特性。

微分控制反映误差的变化率,只有当误差随时间变化时,微分控制才会对系统起作用,而对无变化或缓慢变化的对象不起作用。另外,微分控制对纯滞后环节不能起到改善控制品质的作用,反而具有放大高频噪声信号的缺点。

积分控制

输出与输入偏差的积分成比例,即与误差的积累成比例。积分控制(与比例控制同时使用)的传递函数为:

G(s)=Kp(1+1/Ti⋅1/s)

取不同的积分系数,绘制系统的单位阶跃响应曲线:

Kp = 2;Ti = [3,6,12,24];for m = 1:4  G1 = tf([Kp,Kp/Ti(m)],[1,0]); %这里也是(KpS+Kp/Ti)/s  sys = feedback(G1*Gs,1);  step(sys); hold on;end


加入积分控制后,消除了系统稳态误差,但随着TI值的增大,达到稳态的过渡时间也逐渐加长。

积分项对误差取决于时间的积分,随着时间的增加,积分项会增大。这样,即使误差很小,积分项也会随着时间的增加而加大,它推动控制器的输出增大,使稳态误差进一步减小,直到等于零,但会使系统稳定性降低,过渡时间也加长。

比例积分微分控制,即PID控制

传递函数为:

G(s)=Kp(1+1/T⋅1/s+TdS)

取适当的比例、积分、微分系数,绘制系统的单位阶跃响应曲线:

Kp = 100; %取固定比例系数Ti = 2.2;Td =7; G1 = tf([Kp*Td,Kp,Kp/Ti],[0,1,0]); %(Kp*Td*S^2+Kp*s+Kp/Ti)/s=Kp(Tds+1+1/STi) sys = feedback(G1*Gs,1); step(sys); hold on;


PID控制通过积分作用消除误差,而微分控制可缩小超调量、加快系统响应,是综合了PI控制和PD控制长处并去除其短处的控制。

Matlab-PID调节器

在较新版本的MATLAB中有应用程序,下有诸多的调节器,用起来简直不要太方便啊,简单介绍一下PID调节器,我的是R2015a:

在已知被控对象传函的情况下,对单位负反馈中的PID进行调节,使得单位阶跃响应达到最佳。

点击Plant下的Import输入被调节对象的传函,传函是从matlab 工作区中选的,可以传入多个一起调节;

Type可以用来改变PID的类型(P/I/PI/PD/PID/PDF/PIDF);

Domain可以选择是时域调节还是频域调节,时域调节是调节response time(响应时间)和transient behavior(暂态特性),频域调节是调节bandwidth(带宽)和phase margin(相角裕度)。点击图标可以加快或者减慢调节;

show parameter可以看控制器的参数(窗口的最下端也有)和曲线的特性(超调量,稳定性等等);

Export选中想要获得的PID参数,可以输出到工作区中;

点击曲线上的点可以显示该点的横纵坐标。

总结

本文对连续系统的PID控制从理论和实际的角度进行了剖析,并且学会了用Matlab进行仿真,可以看到Matlab可以方便的进行PID参数的整定调节,在实际操作前可以通过此来进行大量仿真来获得可靠的数据为调节和应用节约了大量成本。现在对PID有了初步的认识那么如何应用到程序中去呢,这就需要PID算法的离散化了,这将在后面的文章中进行讲解,谢谢你这么好看读完了这篇文章,希望对你有所帮助^_^.

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