实验二数字PID调节器算法研究分析报告.doc资源-CSDN下载

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实验二数字 PID 调节器算法地研究

一、实验目地

1．学习并熟悉常规地数字 PID 控制算法地原理；

2．学习并熟悉积分分离 PID 控制算法地原理；

3．掌握具有数字 PID 调节器控制系统地实验和调节器参数地整定方法.

二、实验内容和要求

1．利用本实验平台，设计并构成一个用于混合仿真实验地计算机闭环实时控制系统；

2．采用常规地 PI 和 PID 调节器，构成计算机闭环系统，并对调节器地参数进行整定，

使之具有满意地动态性能；b5E2RGbCAP

3．对系统采用积分分离 PID 控制，并整定调节器地参数.

二、实验主要仪器和材料

1．THTJ-1 型计算机控制技术实验箱

2．THVLW-1 型 USB 数据采集卡一块(含 37 芯通信线、USB 电缆线各 1 根)

3．PC 机 1 台(含上位机软件“THTJ-1”)

四、实验方法、步骤及结果测试

1、实验原理

在工业过程控制中，应用最广泛地控制器是 PID 控制器，它是按偏差地比例（P）、积

分（I）、微分（D）组合而成地控制规律.而数字 PID 控制器则是由模拟 PID 控制规律直接变

换所得.p1EanqFDPw

在 PID 控制规律中，引入积分地目地是为了消除静差，提高控制精度，但系统中引入

了积分，往往使之产生过大地超调量，这对某些生产过程是不允许地.因此在工业生产中常

用改进地 PID 算法，如积分分离 PID 算法，其思想是当被控量与设定值偏差较大时取消积

分控制；当控制量接近给定值时才将积分作用投入，以消除静差，提高控制精度.这样，既

保持了积分地作用，又减小了超调量.DXDiTa9E3d

2、实验步骤

1、实验接线

1.1 按图 1 和图 2 连接一个二阶被控对象闭环控制系统地电路；

1.2 该电路地输出与数据采集卡地输入端 AD1 相连，电路地输入与数据采集卡地输出端

DA1 相连；

1.3 待检查电路接线无误后，打开实验平台地电源总开关，并将锁零单元地锁零按钮处

于“不锁零”状态.

2、脚本程序运行

2.1 启动计算机，在桌面双击图标 THTJ-1，运行实验软件；

2.2 顺序点击虚拟示波器界面上地“ ”按钮和工具栏上地 “ ” 按钮(脚

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本编程器)；

2.3 在脚本编辑器窗口地文件菜单下点击“打开”按钮，并在“计算机控制算法 VBS\计

算机控制技术基础算法\数字 PID 调器算法”文件夹下选中“位置式 PID”脚本程序并打开，

阅读、理解该程序，然后点击脚本编辑器窗口地调试菜单下“步长设置”，将脚本算法地运

行步长设为 100ms；

RTCrpUDGiT

2.4 点击脚本编辑器窗口地调试菜单下“启动”；用虚拟示波器观察图 4-2 输出端地响应

曲线；

2.5 点击脚本编辑器地调试菜单下“停止”，利用扩充响应曲线法（参考本实验七附录

4）整定 PID 控制器地 P、I、D 及系统采样时间 Ts 等参数，然后再运行.在整定过程中注意

观察参数地变化对系统动态性能地影响；5PCzVD7HxA

2.6 参考步骤 2.4、2.4 和 2.5，用同样地方法分别运行增量式 PID 和积分分离 PID 脚本

程序，并整定 PID 控制器地 P、I、D 及系统采样时间 Ts 等参数，然后观察参数地变化对系

统动态性能地影响.另外在积分分离 PID 程序运行过程中，注意不同地分离阈值 tem 对系统

动态性能地影响；jLBHrnAILg

2.7 实验结束后，关闭脚本编辑器窗口，退出实验软件.

五、实验报告要求

1．绘出实验中二阶被控对象在各种不同地 PID 控制下地响应曲线.

2．编写积分分离 PID 控制算法地脚本程序.

3．分析常规 PID 控制算法与积分分离 PID 控制算法在实验中地控制效果.

六、思考题

1. 该实验中被控对象是什么？有什么特点？

2. 试画出该实验中数字 PID 控制系统地方框图.

3. 试叙述带积分分离地 PID 控制算法地特点和应用地场合.

4. 位置式 PID 算式与增量式算式有何区别？各有什么优缺点？

5. 数字 PID 调节器地参数 Kp 、Ti 、Td 和采样周期 T 对系统响应有何影响？参数地整定

使用什么方法？xHAQX74J0X

七、附录

1．被控对象地模拟与计算机闭环控制系统地构成

图 1 数-模混合控制系统地方框图

图中信号地离散化通过数据采集卡地采样开关来实现.

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