1、-_江 苏 科 技 大 学电子信息学院实 验 报 告实验课程：计算机控制技术实验名称：PID 控制改进算法的 MATLAB 仿真学号： 1345733203 姓名： 胡文千 班级： 13457332 完成日期： 2015 年 11 月 16 日评定成绩 指导教师宋英磊-_一、 实验目的（1）对 PID数字控制的改进算法用 MATLAB进行仿真。二、 实验内容1、积分分离 PID 控制算法在普通 PID 控制中，积分的目的是为了消除误差提高精度，但在过程的启动、结束或大幅度增减设定是，短时间内系统输出有很大偏差，会造成 PID 运算的积分积累，致使控制量超过执行机构可能允许的最大动作范围对应的极
2、限控制量，引起系统较大的超调，甚至引起系统较大的振荡，这在生产中是绝对不允许的。积分分离控制基本思路是，当被控量与设定值偏差较大时，取消积分作用，以免由于积分作用使系统稳定性降低，超调量增大；当被控量接近给定值时，引入积分控制，以便消除静差，提高控制精度。其具体实现步骤是：1） 根据实际情况，人为设定阈值 0；2） 当 时，采用 PD 控制，可避免产生过大的超调，又使系统有较快的响应；)(ke3） 当 时，采用 PID 控制，以保证系统的控制精度。)(积分分离算法可表示为： kjdip Tkeeeku0 )1()()()(式中，T 为采样时间， 为积分项的开关系数， |)(|0ke仿真 1 设
3、备控对象为一个延迟对象 ，采样周期为 20s，延迟时间为 4 个16)(8sG采样周期，即 80s。输入信号 r(k)=40，控制器输出限制在-110,110。3,05.,8.dipkk被控对象离散化为 )5(2)1(2)( kunmkyeny-_仿真方法：仿真程序：ex9_1.m。当 M=1 时采用分段积分分离法，M=2 时采用普通PID 控制。%Integration Separation PID Controllerclear all;close all;ts=20;%Delay plantsys=tf(1,60,1,inputdelay,80);dsys=c2d(sys,ts,zoh)
4、;num,den=tfdata(dsys,v);u_1=0;u_2=0;u_3=0;u_4=0;u_5=0;y_1=0;y_2=0;y_3=0;error_1=0;error_2=0;ei=0;% M=1分段积分分离， M=2普通PIDdisp(M=1-Using integration separation,M=2-Not using integration separation)M=input(whether or not use integration separation method:)for k=1:1:200time(k)=k*ts;%输出信号yout(k)=-den(2)*y_
5、1+num(2)*u_5;rin(k)=40;error(k)=rin(k)-yout(k);ei=ei+error(k)*ts;%积分项输出-_if M=1 %使用分段积分分离if abs(error(k)=30endif u(k)umax，则只累加负偏差；若 u(k-1)=umu(k)=um;endif u(k)=umif error(k)0alpha=0;else alpha=1;endelseif u(k)0alpha=1;else -_alpha=0;endelsealpha=1;endelseif M=2 %Not using intergration sturationalpha
6、=1; end%Return of PID parametersu_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k); y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);error_1=error(k);x(1)=error(k); % 计算比例项x(2)=(error(k)-error_1)/ts; % 计算微分项x(3)=x(3)+alpha*error(k)*ts; % 计算积分项xi(k)=x(3);endfigure(1);subplot(311);plot(time,rin,b,time,yout,r);xlabel(time(s);ylabel(Position tracking);subplot(312);plot(time,u,r);xlabel(time(s);ylabel(Controller output);subplot(313);plot(time,xi,r);xlabel(time(s);ylabel(Integration);
