PID参数调节

南京航空航天大学

学生姓名：__芮俊俊_ ___

班级学号：__SZ1605061______

学科名称：_航空发动机控制与测试

所在学院：___机电学院______

2017年3月27日

一、题目及要求：

列举适用于航空发动机控制律参数设计方法（至少列举一种），以

)7949.0)(31.16()

4435.0(0047.0)(+++=s s s s G

为被控对象，设计一组PID 控制参数，使上升时间不大于1s ，超调量不大于2%，幅值裕量不小于9dB ，相位裕量不小于60?，要求提供可以反馈稳定裕量的BODE 图（截图）及闭环仿真的SIMULINK 模型（截图），以及阶跃响应仿真曲线（表明上身时间及超调量）。

二、解题步骤及内容

1、航空发动机控制率参数设计方法

1）、全包线鲁棒变增益LPV 控制率设计

2）、双余度控制率设计方法

3）非线性反演控制率设计方法

2、建模并设计一组PID 参数，达到题目所述的响应要求

1）Simulink 建模

打开Simulink,将各模块添加到model 文件中，连接各模块组成闭环控制系统如下图（1）。

图（1） Simulink 模型

图中PID模块为Simulink自带的模块，本人使用的是matlab2011a版本，其中自带的PID模块默认为连续型的，无需更改类型。

2）设计PID参数。

模型建立后，双击PID模块，进入如下图（2）页面，

图（2）PID控制器参数调节界面

更改P、I、D三个参数的值即可调节PID，按照所给的控制要求，不断调整PID 参数。在调整的过程中，每个参数的变化对响应的影响如下表（1）

一边调整，一边观察各项指标是否满足控制要求，各项指标如下表（2）：

表（2）各项性能指标

由于系被控对象为O型系统，其相频特性ψ(ω)>-180?，并且无限接近-180?,故其幅值裕量肯定满足要求，即大于9dB。

调整过程中发现，很难达到设定的控制指标，但由于Simulink中的PID模块自带自动优化调整功能，故尝试应用此功能。点击Tune进入优化调控页面如下图（3）

图（3）PID优化调整界面

点击Show parameters,如图（3）在图的右侧显示PID参数以及各项性能指标，优化调整时，各项参数及性能指标都在持续变化，当达到符合题意的性能指标时，停止调整，点击应用。

在model文件中点击菜单项中的tools->Control Design->Line Anaylsis,打开了图（4）

图（4）图形生成界面

选择要生成图形。即可生成BODE图，和阶跃响应图。如图（5），图（6）。

图（5）阶跃响应图

图（6）bode图

三、结论

通过设计，PID三项参数分别为P=1079,I=40387,D=-68。此时各项要求的性能指标

都能满足，如下表（2）