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PID调节器基本原理及仿真研究

时间:2017-07-05 21:22来源:www.eadianqi.com 编辑:南京凯越电器自动化职业培训网
1.PID参数整定的基本方法 调节器PID参数整定方法可以分为时域整定和视屏整定两大类。时域方法中最基本的是Ziegler和Nichol提出的Z-N阶跃响应法。在实际的应用中传统的Z-N整定方法有着多种类型,最常见的有Cohen.Coon法和CHR法。其中CHR方法就是通过改变阶跃
1.PID参数整定的基本方法
调节器PID参数整定方法可以分为时域整定和视屏整定两大类。时域方法中最基本的是Ziegler和Nichol提出的Z-N阶跃响应法。在实际的应用中传统的Z-N整定方法有着多种类型,最常见的有Cohen.Coon法和CHR法。其中CHR方法就是通过改变阶跃响应以得出较好的闭环特性的一种方法。
2.仿真实例
为了改善系统的性能,在系统中引入形如:
的串联校正网络,以改善系统的闭环极点。但是,Gc同时也会在系统闭环传递函数中增加一个新的零点。这个新增的零点肯定会严重影响闭环函数的动态性能。此时要考虑在系统的输入串接一个前置滤波器,以消除新增闭环零点的不利影响。
设带有前置滤波器的控制系统乳图1所示,被控对象为;校正网络为PI调节器,前置滤波器为;系统的设计主要为:①系统阻尼比为0.707;②阶跃响应的超调量≦5%;③阶跃响应的调节时间≦ 0.6s。

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                              带前置滤波器的控制系统框图
                                                        图1  带前置滤波器的控制系统框图

试设计K1、K2及前置滤波器。
解:根据图1系统框图可得系统的闭环传递函数为;系统的闭环传递函数为
根据系统对阻尼比和调节时间的要求,令阻尼比为0.707,且由ts<0.6s 本文来自www.eadianqi.com
可求得ξWn≧7.33。取ξWn =8,故Wn=11.312.于是求出PI控制其参数为:;于是,无前置滤波器时,系统的上升时间为0.07s,峰值时间为0.2s,超调量为20.2%,调节时间为0.54s。显然,由于新增的零点的影响,超调量无法满足要求。
考虑采用前置滤波器Gp(s)来对消闭环传递函数中的零点,并同时保持系统原有的直流增益不变,为此取;闭环传递函数变成

上升时间为0.29s,峰值时间为0.39s,超调量为4.3%,调节时间为0.55s
   
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