PID控制器课程设计

成绩

课程设计报告

题 目 PID

控制应用

课 程 名 称 控制系统仿真 院 部 名 称 龙蟠学院 专 业 自动化 班 级 M09自动化 学 生 姓 名 学 号

课程设计地点 C208 课程设计学时 一周 指 导 教 师 应明峰

金陵科技学院教务处制

目录

一． 课程设计应达到的目的 ................................................................ 2 二． 课程设计题目及要求 .................................................................... 2 三． 课程设计任务 .............................................................................. 2 1． 单回路控制系统的设计及仿真 .................................................. 2 2. 串级控制系统的设计及仿真 ........................................................ 3 3． 反馈前馈控制系统的设计及仿真 .............................................. 6 4． 采用Smith 补偿器克服纯滞后的控制系统的设计及仿真 ..... 7 四、问题和解决方法 .............................................................................. 10 五、心得体会 .......................................................................................... 10 六．主要参考文献 .................................................................................. 10

1

一． 课程设计应达到的目的

应用所学的自动控制基本知识与工程设计方法，结合生产实际，确定系统的性能指标与实现方案，进行控制系统的初步设计。

应用计算机仿真技术，通过在MATLAB软件上建立控制系统的数学模型，对控制系统进行性能仿真研究，掌握系统参数对系统性能的影响。

二． 课程设计题目及要求

1． 单回路控制系统的设计及仿真。 2． 串级控制系统的设计及仿真。 3． 反馈前馈控制系统的设计及仿真。

4． 采用Smith 补偿器克服纯滞后的控制系统的设计及仿真。

三． 课程设计任务

1． 单回路控制系统的设计及仿真

⑴ 已知被控对象传递函数W(s) = 1 / (s+20s + 1)。 ⑵ 画出单回路控制系统的方框图。 ⑶ 用MatLab的Simulink画出该系统。

2

⑷ 选PID调节器的参数使系统的控制性能较好，并画出相应的单位阶跃响应曲线。注明所用PID调节器公式。PID调节器公式Wc（s）=50(5s+1)/(3s+1) 给定值为单位阶跃响应幅值为3

2

有积分作用单回路控制系统 无积分作用单回路控制系统

大比例作用单回路控制系统

⑸ 修改调节器的参数，观察系统的稳定性或单位阶跃响应曲线，理解控制器参数对系统的稳定性及控制性能的影响？

答：按照参数修改及整定的方法，发现PID调节器的各个部件对系统的调节有以下关系:比例环节可以增加系统快速响应，调节积分环节可以保持系统稳定性。比例系数的加大，将使系统的响应速度加快，在系统稳定的前提下，加大比例系数可以减少稳态误差。但不能消除稳态误差。积分控制通常影响系统的稳定性，有助于消除稳态误差，提高系统的控制精度。而微分作用的增加则可以改善系统的动态特性，但也可能降低系统的抗干扰能力。 2. 串级控制系统的设计及仿真

⑴ 已知主被控对象传递函数W01(s) = 1 / (100s + 1)，副被控对象传递函数W02(s)=1/(10s + 1)，副环干扰通道传递函数Wd(s) = 1/(s+20s + 1)。 ⑵ 画出串级控制系统方框图及相同控制对象下的单回路控制系统的方框图。 ⑶ 用MatLab的Simulink画出上述两系统。

2

3