PID调节器.doc

PID调节器一、 设计要求比例系数、积分时间、微分时间可调，参数自定义。P、PI、PD、PID可分别设置。二、 设计方案模拟式PID调节器的电路结构 比例、积分、微分电路经过不同的组合、变换可得到三种不同的结构形式。它们具体如下： 结构一：一体式模拟PID调节电路结构。顾名思义，“一体”即将比例积分微分三者合为一体，用单一结构实现PID调节功能，其结构限制了其只能实现PID这一单一的调节功能，并且，在调节过程中，无法保证P、I、D调节的独立进行。 结构二：串联式模拟PID调节电路结构。“串联”即将比例电路、比例积分电路、比例微分电路输入与输出依次串联起来，三者依次作用。其结构形式决定了其输出只能为P、PI、PID运算后的结果。三、 具体电路设计及工作原理说明该电路分别由三个模块构成，分别是比例电路，积分电路，微分电路。三个模块可以分别单独输出或者两两结合，也可以三个模块同时进行输出。1、比例运算当J3、J6断开，J4闭合。J1向上拨接通，J2向下拨接通时。电路为比例电路。2、积分电路当J4、J6断开，J3闭合。J1、J5向上接通，J2任意状态时，电路为积分电路。3、微分电路当J4、J3断开，J6接通，J5向上接通时，电路为微分电路。4、比例积分电路当J3、J6断开，J4接通，J1向下接通，J6向上接通时，电路为比例积分电路。5、比例微分电路当J3、J6断开，J4接通，J1、J2、J5向上接通时，电路为比例微分电路。6、比例积分微分电路当J3、J6断开，J4接通，J1、J5向下接通，J2任意状态时，电路为比例积分微分电路。四、 测试结果1、 比例运算2、 积分运算3、 微分运算4、 比例积分运算5、 比例微分运算6、 比例积分微分运算五、 总结 PID调节规律是自动控制系统中常见而典型的控制策略，其中模拟式PID器是最基本的实现手段与方式。 模拟式PID调节电路主要有三种不同的结构形式：一体式、串联式以及并联式结构，这几种调节电路结构主要由比例、积分、微分三种基本电路构成。各种电路有着不同的调节规律：比例调节规律的作用是，偏差一出现就能及时调节，但调节作用同偏差量是成比例的，调节终了会产生静态偏差；积分调节规律的作用是，只要有偏差，就有调节作用，直到偏差为零，因此它能消除偏差。但积分作用过强，又会使调节作用过强，引起被调参数超调，甚至产生振荡；微分调节规律的作用是，根据偏差的变化速度进行调节，因此能提前给出较大的调节作用，大大减小了系统的动态偏差量及调节过程时间。但微分作用过强，又会使调节作用过强，引起系统超调和振荡。本文中所研究的主要是“并联”式模拟PID调节电路，根据不同的需求可以用其构成P调节、PI调节、PD调节以及PID调节功能。调节功能的选择是基于数字器件二四线数据选择器（74LS139）、六反相器（74LS04）以及四传输门（CC4066BD）实现的。 针对P、PI、PD、PID调节，在给定1V的阶跃信号的条件下，利用Multisim10分别作了电路仿真，通过波形的变化清晰地说明了各电路的调节作用。6用节调了地清形波仿了分0 用下的阶 给调 对 。现 （四以 相、） 择线二器于择功调能 及 、 调构以需同，电 ”是的究文荡超统引作使，过分间程及偏动了大大调大出能因行化的据用的规；振产调数引强作调强作但偏能因零差用调就偏，作律调；静生节的例量同调节及就一是的节调：调着有。构基三微例由结电种这式以联体式构同三主节 模。手的最器 模略策型常系动是调 总运微运分微运运运运运结路分微比，状意通下 开 电电积路电比电通向、， ， 电电路电比电通上，接向，开电分路电为，上 接，断 电电路分为，态任接 、合 断 电电路例路电拨下，拨 。 开运运出行进模可合两者输分模三路路分电比分成个别说原工路果结运 为出其式结其依三起入路微例分比电将联“构节 模串。进的调 保，程调并，的一 实其限结能节现结用体者分例即一“顾构节调拟一构结下具式的不到换、同经分分构路电调方置别 义自数可微、分要节 分可自 置调构经到式结一节一分用现限实，程 的串 将电微起其式 结原个比路三者合行运。拨下路电 接态为电，上为开向，比电， 向电电 意状路运运运运调动策 的手模同体以电例基有调调一调例生；，偏用能作强调产规的因调大及分过统文究 同以 及功于择） 以 。对调 用 了清调