1、过程控制系统课程设计报告实验名称： 燃烧过程控制系统综合仿真 专 业： 电气自动化 学 号： 201020309304 姓 名： 李泽 组 员： 张诚 指导老师： 孙丽 一 PID 校正设计 .31. 1.假设一个系统，其数学模型如下 .32.采用比例 P 控制方式： .43.采用 PD 控制方式 .5一 PID 校正设计1.1.假设一个系统，其数学模型如下： 15.0)(SSG232先不加任何校正的，系统的阶跃响应曲线如下：脉冲响应曲线如下：根轨迹图如下：波特图如下：2.采用比例 P 控制方式：P 控制方式只是在前向通道上加上比例环节，相当于增大了系统的开环增益，减小了系统的稳态误差，减小了
2、系统的阻尼，从而增大了系统的超调量和振荡性。P 控制方式的系统结构图如下：图 1 P 控制框图1） 取 Kp=1,至 15，步长为 1，进行循环测试系统，获得阶跃响应曲线如下图所示： 2） 由图可以看出，Kp 越大，曲线越陡，系统的稳态误差越小。P 控制是等比例的将偏差放大，作为控制信号输出，只能减小稳态误差，但不能消除稳态误差。3.采用 PD 控制方式PD 控制方式是在 P 控制的基础上增加了微分环节，由图可见，系统的输出量同时受到误差信号及其速率的双重作用。因而，比例微分控制是一种早期控制，可在出现误差位置前，提前产生修正作用，从而达到改善系统性能的目的。控制系统的传递函数为： 232SK
3、ppd图 2 PD 控制框图1） 保持 Kp=10 不变，调试取 Kd=1、1.5、2 时的系统阶跃响应曲线，结果如下图所示：PD 控制与 P 控制相比，PD 控制曲线的动态响应更加迅速，稳态误差更小，但超调量增大，曲线振荡加剧。Kd 越大，微分作用越强，系统动态响应越好；但 Kd 过大，会增加过渡过程的波动程度。2） 分别取 Kp1=10；Kp2=100；Kd1=2；Kd2=102 ；绘制系统波形，如下：观察系统波形，可以得出以下结论：Kp 越大，系统响应速度加快，但 Kp 过大会使系统不稳定。Ki 越大，系统动态响应速度加快，但 Ki 过大会使系统振荡加剧。4.采用 PI 控制方式：（3）
4、PI 控制PI 控制是在 P 控制基础上增加了积分环节，提高了系统的型别，从而能减小系统的稳态误差。因为单纯使用增大 Kp 的方法来减小稳态误差的同时会使系统的超调量增大，破坏了系统的平稳性，而积分环节的引入可以与 P 控制合作来消除上述的副作用，至于积分环节对系统的准确的影响将通过实验给出结论。PI 控制的结构图为：图 3 PI 控制框图系统的开环传递函数为： )2(2SKpi1） 取 Kp=0.6，取 Ki=0 至 5，步长为 1，绘制响应的根轨迹图，如下图：由图可以判断出，Kp=0.6 时，Ki 的取值范围应该为：0Ki4。2） 当 Ki 分别取 0.5、1、2、3 情况下，绘制不同 K
5、p 值（0.62，步长为 0.2）时系统的阶跃响应图。如下：观察不同曲线，当 Kd=1.2，Ki=1 时，系统的曲线最好，所以最理想的系统开环传递函数为：5.采用 PID 控制方式：PID 控制方式结合了比例积分微分三种控制方式的优点和特性，在更大的程度上改善系统各方面的性能，最大程度的使闭环系统的阶跃响应尽可能地最好（稳、快、准） 。PID 控制器的传递函数为： SKKSGidpc )()(2加上 PID 控制后的系统开环传递函数为： ippdp232)(2系统的结构图为：图 4 PID 控制框图当 Ki=1，Kd=0.3 和 Kd=0.4，Kp=110 时，绘制系统相应的阶跃响应曲线：观察
6、曲线，可以看出：Pi 越大，积分作用越强，消除稳态误差越快；反之，积分作用越弱，过渡过程越平稳，消除稳态误差越慢。PID 控制通过调节三个参数，Kp、Ki、Kd ，来改变控制品质；适当的调节三个参数，能使系统的控制品质变得比较好。二、PID 校正方法对于一个给定的控制系统，要实现预定的控制过程，必须通过选择合适的 P、I、D 控制参数来实现。整定控制器的参数，是提高控制质量的主要途径。当控制器的参数整定好并且投入运行系统之后，被调参数可以稳定在工艺要求的范围之内，就可以认为控制器的参数整定好了。PID 的校正方法有很多，概括起来说可以分为三类，即理论计算整定法、工程整定法和自整定法。在这里只简单的介绍三种常用的方法。1. 临界比例度法临界比例度法是一种闭环整定方法。由于该方法直接在闭环系统中进行，不需要测试
