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PID調節器基本原理及仿真研究

時間:2017-07-05 21:22來源:www.jamespellerite.com 編輯:自動控制網
1.PID參數整定的基本方法 調節器PID參數整定方法可以分為時域整定和視屏整定兩大類。時域方法中最基本的是Ziegler和Nichol提出的Z-N階躍響應法。在實際的應用中傳統的Z-N整定方法有著多種類型,最常見的有Cohen.Coon法和CHR法。其中CHR方法就是通過改變階躍
1.PID參數整定的基本方法
調節器PID參數整定方法可以分為時域整定和視屏整定兩大類。時域方法中最基本的是Ziegler和Nichol提出的Z-N階躍響應法。在實際的應用中傳統的Z-N整定方法有著多種類型,最常見的有Cohen.Coon法和CHR法。其中CHR方法就是通過改變階躍響應以得出較好的閉環特性的一種方法。
2.仿真實例
為了改善系統的性能,在系統中引入形如:
的串聯校正網絡,以改善系統的閉環極點。但是,Gc同時也會在系統閉環傳遞函數中增加一個新的零點。這個新增的零點肯定會嚴重影響閉環函數的動態性能。此時要考慮在系統的輸入串接一個前置濾波器,以消除新增閉環零點的不利影響。
設帶有前置濾波器的控制系統乳圖1所示,被控對象為;校正網絡為PI調節器,前置濾波器為;系統的設計主要為:①系統阻尼比為0.707;②階躍響應的超調量≦5%;③階躍響應的調節時間≦ 0.6s。

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                              帶前置濾波器的控制系統框圖
                                                        圖1  帶前置濾波器的控制系統框圖

試設計K1、K2及前置濾波器。
解:根據圖1系統框圖可得系統的閉環傳遞函數為;系統的閉環傳遞函數為
根據系統對阻尼比和調節時間的要求,令阻尼比為0.707,且由ts<0.6s 本文來自www.jamespellerite.com
可求得ξWn≧7.33。取ξWn =8,故Wn=11.312.于是求出PI控制其參數為:;于是,無前置濾波器時,系統的上升時間為0.07s,峰值時間為0.2s,超調量為20.2%,調節時間為0.54s。顯然,由于新增的零點的影響,超調量無法滿足要求。
考慮采用前置濾波器Gp(s)來對消閉環傳遞函數中的零點,并同時保持系統原有的直流增益不變,為此取;閉環傳遞函數變成

上升時間為0.29s,峰值時間為0.39s,超調量為4.3%,調節時間為0.55s
   
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