文档介绍：增量式PID控制算法的MATLAB仿真PID控制的原理在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史,它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握,或得不到精确的数学模型时,控制理论的其它技术难以采用时,系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定,这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象,或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时,最适合用PID控制技术。PID控制,实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差,利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。题目:用增量式PID控制传递函数为G(s)的被控对象G(s)=5/(s^2+2s+10),用增量式PID控制算法编写仿真程序(输入分别为单位阶跃、正弦信号,采样时间为1ms,控制器输出限幅:[-5,5],仿真曲线包括系统输出及误差曲线,并加上注释、图例)。程序如下增量式PID原理 U(k)=u(k)+U(k-1)或U(k)=u(k)+U(k-1)注:U(k)才是PID控制器的输出分析过程1、对G(s)进行离散化即进行Z变换得到Z传递函数G(Z);2、分子分母除以z的最高次数即除以z的最高次得到;3、由z的位移定理Z[e(t-kt)]=z^k*E(z)逆变换得到差分方程;4、PID编程实现P:△y=Kp*△εI: D: 由于是仿真采样此处为增量式PID控制故按照以下程序实现PID控制:x(1)=error-error_1;%CalculatingPx(2)=error-2*error_1+error_2;%CalculatingDx(3)=error;%CalculatingI四、程序清单clearall;closeall;ts=;sys=tf(5,[1,2,10]);dsys=c2d(sys,ts,'z');[num,den]=tfdata(dsys,'v');u_1=;u_2=;y_1=;y_2=;x=[0,0,0]';error_1=0;error_2=0;fork=1:1:10000time(k)=k*ts;S=2;ifS==1kp=6;ki=45;kd=5;rin(k)=1;%StepSignalelseifS==2kp=10;ki=;kd=15;%SineSignalrin(k)=*sin(2*pi*k*ts);enddu(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3);%PIDControlleru(k)=u_1+du(k);%Restrictingtheoutputofcontrollerifu(k)>=5u(k)=5;endifu(k)<=-5u(k)=-5;end%Linearmodelyout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(2)*u_1+num(3)*u_2;error(k)=rin(k)-yout(k);%Returnofparametersu_2=u_1;u_1=u(k);y_2=y_1;y_1=yout(k);x(1)=error(k)-error_1;%CalculatingPx(2)=error(k)-2*error_1+error_2;%CalculatingDx(3)=error(k);%CalculatingIerror_2=error_1;error_1=error(k);endfigure(1);plot(time,rin,'b',time,yout,'r');xlabel('time(s)'),ylabel('rin,yout');figure(2);plot(time,error,'r')xlabel('time(s)');ylabel('error');调节过程如下:首先调节ki=kd=0,调节比例环节kp,从小到大直至临界稳定。调节ki,依次增大直到等幅振荡为止。调节kd,逐渐增大直至临界振荡。再把各个环节都加入系统进行微调各环节增益。Kp=1,ki=0,kd=0;Kp=3,ki=0,kd=0Kp=6,ki=0,kd=0kp=9,ki=0,kd=0kp=7,ki=0,kd=0Kp=6,ki=15,ki=0Kp=6,ki=30,ki=0Kp=6,ki=45,ki=0Kp=6,ki=50,kd=0Kp=6,ki=45,kd=1Kp=6,ki=45,kd=3Kp=6,ki=45,kd=5按照顺序调节后的波形如上图,没有达到理想的波形,不知道为什么,去掉限幅和if的选择条件改参数后得到下图:此时kp=150;ki=.;kd=2400