PID控制特性地实验研究
2011-2012 学年第 1 学期
院别: 控制工程学院
课程名称: 自动控制原理A 实验名称: pid控制特性的实验研究
实验教室: 6111 指导教师: 瞿福存
小组成员（，学号）:
实验日期： 2011 年 12 月 5 日
评分：
rlocus(p,q)
rlocfind(p,q)
2）复平面上:
开环传递函数为：(s^2+Kp*s+Ki)/[s(s+2)(S+8)] 设开环传递函数共轭零点的实部-10,-4,-1
仿真程序：
p=[1 ]
q=[1 11 36 0]
rlocus(p,q)
rlocfind(p,q)
四、实验结果（含仿真曲线、数据记录表格、实验结果数据表格及实验分析与结论等）
使得系统处于过阻尼、临界阻尼、欠阻尼三种状态，并在根轨迹图上选1、比例（p）控制，设计参数K
p
值，同时绘制对应的阶跃响应曲线。
择三种阻尼情况的K
p
系统根轨迹图
K= 22.5434 K = 7.0457 K= 2
三种状态的阶跃响应曲线
实验分析与总结：在欠阻尼时，随着k p 的增加，系统的超调量增加，稳态时间增加；在过阻尼时，随着k p 的增大，系统的稳态时间减小。
2、比例积分（pi）控制：
1）被控对象两个极点的左侧；则必须满足Ki>6Kp,令Ki=10Kp。
根轨迹
Kp =0.2444 Kp = 0.8051
Kp = 31.9849
阶跃响应曲线
2）被控对象两个极点之间；则必须满足6Kp>Ki>2Kp,令Ki=4Kp.
根轨迹图
Kp＝ 2.1186 Kp= 2.3626
Kp= 70.7843
阶跃响应曲线
3）被控对象两个极点的右侧（不进入右半平面）；则必须满足2Kp>Ki>0，令Ki=Kp
根轨迹
Ki= Kp = 10.8873 Ki= Kp = 19.9081
Ki= Kp =60.1969
阶跃响应曲线
实验分析与总结：当pi 控制时，当增加零点在控制极点的中间时，随着k p 的增加，超调量增加，稳态时间减小；当增加零点在控制极点的右边时，随着k p 的增加，超调量不变，稳态时间减小。增加零点在控制极点的左边，随着k p 的增加，超调量增加，稳态时间增加
3、比例微分（pd）控制，设计参数Kp、Kd使得由控制器引入的开环零点分别处于Gc(s) =Kp+Kd*s 1)被控对象两个极点的左侧；则必须满足Kd 根轨迹图 Kp= 10Kd Kd= 1.4199 Kd= 1.9100 Kd= 20.2324 Kd= 25.2324 阶跃响应曲线 2)被控对象两个极点之间；则必须满足Kp/6 根轨迹图 Kd= 6.1009 Kd= 13.2494 Kd =20 Kd =30 阶跃响应曲线 3）被控对象两个极点的右侧（不进入右半平面）。则必须满足Kd>Kp/2,令Kd=Kp， 根轨迹图 Kd = 1.0114 Kd = 11.1884 Kd =20 Kd =30 阶跃响应曲线 实验分析与总结：当pd 控制时，当增加零点在控制极点的中间时，随着k d 的增加，超调量不变；增加零点在控制极点的左边，随着k d 的增加，超调量增加，稳态时间减小；当增加零点在控制极点的右边时，随着k d 的增加，超调量减小，稳态时间减小。 4.比例积分微分（pid）控制，设计参数Kp、Ki、Kd使得由个开环零点分控制器引入的两别处于 开环传递函数为：(s^2+Kp*s+Ki)/[s(s+2)(S+8)] 1）实轴上： 根轨迹图当 Kp= 22.2334时此时Ki=10*Kp-100= 122.3340 另一个开环零点在被控对象的两个极点的左侧 当Kp=15.5151 Ki=55.1540 另一个开环零点当Kp= 10.2903 Ki= 2.9030另一个开环零点在被在被控对在被控对象的两个极点的中间象的两个极点的右侧 实验分析与总结（实轴上）：PID 控制时，固定一控制零点A=10,使另一零点分别位于极点的左，中，右时，当零点B在控制极点的左边时，随着k d 的增加，超调量减小，稳态时间减小；当零点B在控制极点的中间时，随着k d 的增加，超调量减小，稳态时间减小；当零点B在控制极点的右边时，随着k d 的增加，超调量不变，稳态时间减小。 2）复平面上： 当实部为-10时，Kp=20 Ki= 231.9727 Ki= 57.7550 Ki=23.1656 当实部为-4时，Kp=8 Ki=139.5025 Ki=86.9906 Ki=27.4299 当实部为-1时，Kp=2 Ki= 93.2458 Ki= 19.8106 Ki=13.3003 实验分析与总结（复平面上）：PID 控制时，假设新增零点在复平面上时，当实部固定不变时，随着虚 部的增加，超调量增加，稳态时间增加；当虚部固定时，随着实部的增加，超调量增加，稳态时间减 小到最小值时又增加。 综上所述：我们得出,PID 控制中，随着k p、ki、kd 的变化，系统的稳态特性不断的发生变化， 只有在固定一个变量的条件下改变另外的变量进行系统的控制，不能同时改变来控制系统，因此，PID 的控制也有其局限性，很难的稳定的达到使用的最佳效果，由于PID的局限性，所以在应用中会收到条件 的限制而大大减小理想性。 五、实验总结：（含建议、收获等） 比例控制器的输出变化量与输入偏差成正比，在时间上是没有延滞的。或者说，比例控制器的输