微機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、1. PID參數(shù)整定ZN法整定系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，試采用ZN法整定法計(jì)算系統(tǒng)的P、PI、PID控制器的參數(shù)，并繪制整定后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。思路分析：運(yùn)用Z-N法整定公式：Kp=1.2T/K，Ti=2，Td=0.5可整定出各個(gè)參數(shù)。實(shí)驗(yàn)調(diào)試參數(shù)：P控制器：Kp=0.25 PI控制器：Kp=0.225 Ti=600 PID控制器：Kp=0.3 Ti=396 Td=90仿真圖如下：臨界比例度法系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，試采用臨界比例度法整定法計(jì)算系統(tǒng)的P、PI、PID控制器的參數(shù)，并繪制整定后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線。 思路分析：選擇一足夠短的采樣周期，逐漸增大Kp直到系統(tǒng)出現(xiàn)等幅震蕩，記下此時(shí)的kp

2、（=1/kp），及臨界震蕩周期Tk。 TiTdP2k0PI2.2k0.83Tk0PID1.8k0.5Tk0.125Tk 實(shí)驗(yàn)調(diào)試參數(shù)：P控制器：Kp= 15 PI控制器：Kp=13.64 Ti=2.324 PID控制器：Kp=17.65 Ti= 1.4 Td=0.35 仿真圖如下：衰減曲線法系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，試采用衰減曲線法整定法計(jì)算系統(tǒng)的P、PI、PID控制器的參數(shù)，并繪制整定后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線思路分析：衰減曲線法是在系統(tǒng)閉環(huán)情況下，將控制器積分時(shí)間TI放在最大，微分時(shí)間TD放到最小，比例放大倍數(shù)KC設(shè)為1，然后使KC由小往大逐步改變，并且每改變一次KC值時(shí)，通過(guò)改變給定值給系統(tǒng)施加

3、一個(gè)階躍干擾，同時(shí)觀察過(guò)渡過(guò)程變化情況。如果衰減比小大于4：1，KC值繼續(xù)增加，如果衰減比小于4：1，KC值繼續(xù)減小，直到過(guò)程呈現(xiàn)4：1衰減如圖為止。通過(guò)上述試驗(yàn)可以找到4：1衰減振蕩時(shí)的放大倍數(shù)為Ks以及振蕩周期Ts。根據(jù)下表給出的經(jīng)驗(yàn)公式，可以算出采用不同類(lèi)型控制器使過(guò)渡過(guò)程出現(xiàn)4：1振蕩的控制器參數(shù)值。表 4：1衰減曲線法整定控制器參數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式控制器類(lèi)型控制器參數(shù)P(KC)I(TI)/minD(TD)/minPKsPI0.83 Ks0.5TsPID1.25 Ks0.3Ts0.1Ts然后按經(jīng)驗(yàn)公式算出控制參數(shù)后按照先比例、后積分、最后微分的程序，一次將控制器參數(shù)放好。不過(guò)在放積分、微分之前

4、應(yīng)將KC放在一個(gè)比計(jì)算值稍小一些（一般小20%）的數(shù)值上，待積分、微分放好后再將KC放到計(jì)算值上。放好控制器參數(shù)之后再加一次干擾，驗(yàn)證一下過(guò)渡過(guò)程是否呈4：1衰減振蕩。 如果不符合要求可用調(diào)試法適當(dāng)調(diào)整一下KC值，直到滿意為止。實(shí)驗(yàn)調(diào)試參數(shù)：P控制器：Kp= 4 PI控制器：Kp=5 Ti=4.05 PID控制器：Kp= 3.125 Ti= 6.75 Td=4 仿真圖如下：2 串級(jí)控制研究設(shè)主控對(duì)象為，副控對(duì)象為，采用串級(jí)控制方式，選擇主副對(duì)象的控制策略，整定PID控制參數(shù)，繪制整定后系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)曲線，比較串級(jí)回路相對(duì)于單回路控制的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)驗(yàn)證串級(jí)控制在抗干擾中的作用（一次干擾和二次干

5、擾的幅度值均取輸入信號(hào)幅值的0.3倍）。 思路分析：在原控制回路中，增加一個(gè)或幾個(gè)控制內(nèi)回路，用以控制可能引起被控量變化的其他因素，從而有效地抑制了被動(dòng)對(duì)象的時(shí)滯特性，提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的快速性。 PID控制器參數(shù)：主控：Kp= 0.45 Ki=0.0115 Kd=14 副控：Kp=6 Ki= 0.08 Kd=0 仿真圖如下：3 前饋-反饋控制設(shè)控制回路的對(duì)象，擾動(dòng)過(guò)程對(duì)象，采用前饋-反饋控制，擾動(dòng)端施加30%的輸入信號(hào)時(shí)系統(tǒng)輸出的響應(yīng)，比較前饋控制在抑制擾動(dòng)時(shí)的特點(diǎn)。 思路分析：前饋-反饋控制既能發(fā)揮前饋控制對(duì)擾動(dòng)的補(bǔ)償作用，又能保留反饋控制對(duì)偏差的控制作用。PID調(diào)試參數(shù)：Kp=1.4

6、Ki=0.046 Kd=16仿真圖如下：二）硬件調(diào)試部分1.直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)整個(gè)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)由兩大部分組成，第一部分由計(jì)算機(jī)和A/D&D/A卡組成，主要完成速度采集、PID運(yùn)算、產(chǎn)生控制電樞電壓的控制電壓，第二部分由傳感器信號(hào)整形，控制電壓功率放大等組成。電機(jī)速度控制的基本原理是：通過(guò)D/A輸出-2.5v+2.5v的電壓控制7812的輸出，以達(dá)到控制直流電機(jī)電樞電壓的目的。速度采集由一對(duì)霍爾器件完成，輸出脈沖信號(hào)的間隔反應(yīng)了電機(jī)的轉(zhuǎn)速。選擇合適的控制算法，使系統(tǒng)達(dá)到控制要求。2.步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是一種電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按

7、設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱(chēng)為“步距角”)，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。選擇合適的控制算法，使系統(tǒng)達(dá)到控制要求。3.電阻溫度爐的溫度控制系統(tǒng)整個(gè)爐溫控制系統(tǒng)由兩大部分組成，第一部分由計(jì)算機(jī)和A/D&D/A卡組成，主要完成溫度采集、PID運(yùn)算、產(chǎn)生控制可控硅的觸發(fā)脈沖，第二部分由傳感器信號(hào)放大，同步脈沖形成，以及觸發(fā)脈沖放大等組成。爐溫控制的基本原理是：改變可控硅的導(dǎo)通角即改變電熱爐加熱絲兩端的有效電壓，有效電壓的可在0140V內(nèi)變化。可控硅的導(dǎo)通角為05CH。溫度傳感是通過(guò)一只熱敏電阻及其放大電路組成的，溫度越高

8、其輸出電壓越小。 外部LED燈的亮滅表示可控硅的導(dǎo)通與閉合的占空比時(shí)間，如果爐溫溫度低于設(shè)定值則可控硅導(dǎo)通，系統(tǒng)加熱，否則系統(tǒng)停止加熱，爐溫自然冷卻到設(shè)定值。選擇合適的控制算法，使系統(tǒng)達(dá)到控制要求。 開(kāi)環(huán)響應(yīng)曲線如下：四：心得體會(huì)首先，通過(guò)這次訓(xùn)練，我熟練了PID參數(shù)整定的三種方法（ZN整定法，臨界比例度法和衰減曲線法）以及它們之間各自的優(yōu)缺點(diǎn)，比如臨界比例度法的優(yōu)點(diǎn)是使用起來(lái)比較簡(jiǎn)便，而缺點(diǎn)是如果工藝方面不允許被控變量做長(zhǎng)時(shí)間的等幅振蕩，這種方法就不能應(yīng)用，所以這種方法只適用于二階以上的高階對(duì)象，或一階加純滯后的對(duì)象，否則，在純比例控制情況嚇，系統(tǒng)將不會(huì)出現(xiàn)等幅振蕩，因此就不能用這種方法了；衰減曲線法的優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)過(guò)渡過(guò)程呈現(xiàn)振蕩的時(shí)間比較短，而且又是衰減振蕩，因此易為工作人員所接受，其缺點(diǎn)是有時(shí)4：1衰減不太好確定，只能近似，有些對(duì)象中，由于控制過(guò)程進(jìn)行得比較快，從記錄曲線上讀出衰減比有困難，只能采取近視的方法。其次，我還明白了P、I、D的作用