过程控制实验指导书实验二 利用Simulink对PID控制器参数自整定.docx

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1、实验二 利用Simulink对PID控制器参数自整定一、实验目的1 .熟悉PID控制器参数的自整定法；2 .学会利用MATLAB/Simulink和自整定法对控制器参数进行整定。 三、实验内容广义被控对象的传递函数为：Gp(s) =0/8()s(3605 + 1)试利用 Simulink 中的 Simulink Response Optimization 库中的 Signal Constraint 模块，对系统采用 PID 调节规律时的PID控制器进行参数自整定，并绘制整定后系统的单位阶跃响应曲线。四、实验步骤1.建立如图2.1所示PID控制系统的Simulink参数优化模型。H untitl

2、ed *D 回图2.1 PID控制系统的Simulink参数优化模型设置阶跃输入Step的初始时间为3设置仿真时间为2000,其余参数默认设置。在MATLAB窗口中 执行以下命令对PLD控制器的初始值进行任意设置。 Kc=? Ti=? ;Td=?;例如： Kc=0.5;Ti=100;Td=50;然后，在系统模型窗口中，用鼠标双击Signal Constraint模块，即翻开一个Signal Constraint模块的时 域性能约束窗口，如图2.2所示。Block Parameters: Signal ConstraintFile Edit Plots Goals Optimization He

3、lpInput to untitled/Signal Constraint图2.2 NCD Outport模块的时域性能约束窗口在Signal Constraint模块的时域性能约束窗口中，Edit中可以设置坐标轴范围。在Goals中的Desired Response 中选择 Specify step response characteristics,并设置= 350, ts = 600, a% = 20%,其余参数采 用默认值，如图2.3所示。Q Desired Response Specify reference signalG Specify step response characte

4、ristics r Step response specsInitial value: |oFinal value: |lStep time:|oRise time:|350% Rise:|90Settling time:|600% Settling: |s% Overshoot:|20% Undershoot: |2OK I Cancel IHelp I Apply I图2.3阶跃响应参数设置约束窗口在Optimization中调入Kc、Td、Ti参数的设置,如图2.4所示。3n Tuned Parameters图2.4调入参数设置窗口然后点击Signal Constraint的运行按钮，开

5、始对系统中的PID控制器模块的参数进行优化计算。在优 化计算过程中，系统的响应曲线变化情况在时域约束窗口中显示，如图2.5所示。Q Block Parameters: Signal ConstraintFile Edit Plots Goals Optimization Help-0.5 0200图2.5优化过程窗口优化过程会持续一段时间，优化结束后，Kc=?, Td =?, Ti=?o 优化结果可能每次实验稍有不同，例如，某次优化结果为：Kc =0.2499, Td =64.0970, Ti =466.6193o 在命令窗口运行Kc =0.2499, Td =64.0970, Ti =466.6193；优化结束后，在系统模型窗口图中，再次启动仿真，在示波器中便可得到如图2.7所示的单位阶跃响 应曲线。该曲线应该就是图2.6中优化结束后的最优曲线。由此可见，PID控制器参数进行优化后，系统 的动态性能指标完全满足设计要求。在MATLAB窗口中利用以下命令，便可得到PID控制器的优化参数。Q ScopeI 口 I 回昌图月掷睛Q A iF I图2.6优化结束后的系统阶跃相应曲线五、思考题.根据系统的单位阶跃响应曲线，估计系统在PID控制时阶跃响应的超调量和过渡过程时间大约为多少?1 .说明利用Simulink对PID控制器参数自整定时的优缺点。2 .请简单总结PID控制的特点。