基于PID控制器的汽车运动控制系统设计.docx

基于PID控制器的汽车运动控制系统设计本表的意义是PID参数增大时各系统性能指标的情况。当然，各参数与性能指标之间的关系不是绝对的，只是表示一定范围内的相对关系。由于各参数之间还要互相影响，一个参数变了，另外两个参数之间的控制效果也会改变。4、PID校正器从系统的原始状态出发，根据阶跃响应曲线，利用串联校正的原理，以及参数变化对系统响应的影响，对静态和动态性能指标进展详细的分析，最终设计出知足我们需要的控制系统。4.1未加校正的系统阶跃响应根据前面的分析，系统在未参加任何校正环节时的传递函数，通过编写MATLAB脚本语言绘制系统原始的阶跃响应曲线，得到如图3所示系统阶跃响应曲线。图3未参加校正时系统的阶跃响应曲线从图3中可以看出，系统的开环响应曲线未产生振荡，属于过阻尼性质。这类曲线一般响应速度都比拟慢。果然，从图和程序中得知，系统的上升时间约100秒，稳态误差到达98%，远不能知足跟随设定值的要求。这是由于系统传递函数分母的常数项为50，也就是讲直流分量的增益是1/50。因此时间趋于无穷远，角频率趋于零时，系统的稳态值就即是1/50=0.02。为了大幅度降低系统的稳态误差，同时减小上升时间，我们希望系统各方面的性能指标都能到达一个满足的程度，应进展比例积分微分的综合，即采用典型的PID校正。4.2PID校正装置设计对于本文这种工程控制系统，采用PID校正一般都能获得满足的控制结果。此时系统的闭环传递函数为:Kp，Ki和Kd的选择一般先根据经历确定一个大致的范围，然后通过MATLAB绘制的图形逐步校正。这里我们取Kp=700，Ki=100，Kd=100。程序代码为:holdon;Kp=700;Ki=100;Kd=100;num=KdKpKd;den=m+Kdb+kpKi;disp(PID校正后的闭环传函为:)printsys(num，den);t=0:0.01:50;step(u*num,den,t);axis(011050);title(SyetemStepResponseafterPIDCRRECTION);xlabel(Time-sec);ylabel(Response-value);gridon;text(25,9.5,Kp=700Ki=100Kd=100);Maxpid=max(c);disp(PID的超调量为:)Mppid=(Maxpid-10)/10得到参加PID校正后系统的闭环阶跃响应如图4所示。从图4和程序运行结果中可以清楚的知道，系统的静态指标和动态指标，已经很好的知足了设计的要求。上升时间小于5s，超调量小于8%，约为6.67。详细值可由程序计算出。图4PID校正后系统的闭环阶跃响应曲线5、结论从该设计我们可以看到，对于一般的控制系统来讲，应用PID控制是比拟有效的，而且根本不用分析被控对象的机理，只根据Kp，Ki和Kd的参数特性以及MATLAB绘制的阶跃响应曲线进展设计即可。在MATLAB环境下，我们可以根据仿真曲线来选择PID参数。根据系统的性能指标和一些根本的整定参数的经历，选择不同的PID参数进展仿真，最终确定满足的参数。这样做一方面比拟直观，另一方面计算量也比拟小，并且便于调整。