文档介绍：. .
优选
2021-2021 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： 2021 年 12 月 5 日
评 分：
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一、实验目的
1、学****并掌握利用MATLAB编程平台进展控制系统复数域和频率域仿真的方法。
2、通过仿真实验研究并总结pid控制规律及参数对系统特性影响的规律。
3、实验研究并总结pid控制规律及参数对系统根轨迹、频率特性影响的规律，并总结系统特定性能指标下根据根轨迹图、频率响应图选择pid控制规律和参数的规那么。
二、实验任务及要求
〔一〕实验任务
设计如下列图系统，进展实验及仿真程序，研究在控制器分别采用比例〔p〕、比例积分〔pi〕、比例微分〔pd〕及比例积分微分〔pid〕控制规律和控制器参数〔Kp、Ki、Kd〕不同取值时，控制系统根轨迹和阶跃响应的变化，总结pid控制规律及参数变化对系统性能、系统根轨迹、系统阶跃响应影响的规律。具体实验容如下：
1、比例〔p〕控制，设计参数Kp使得系统处于过阻尼、临界阻尼、欠阻尼三种状态，并在根轨迹图上选择三种阻尼情况的Kp值，同时绘制对应的阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp的变化情况。总结比例〔p〕控制的规律。
2、比例积分〔pi〕控制，设计参数Kp、Ki使得由控制器引入的开环零点分别处于：
1〕被控对象两个极点的左侧；
2〕被控对象两个极点之间；
3〕被控对象两个极点的右侧〔不进入右半平面〕。
分别绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图上确定主导极点及控制器的相应参数；通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp和Ki的变化情况。总结比例积分〔pi〕控制的规律。
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：
1〕被控对象两个极点的左侧；
2〕被控对象两个极点之间；
3〕被控对象两个极点的右侧〔不进入右半平面〕。
分别绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图上确定控制器的相应参数；通过绘制
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对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp和Kd的变化情况。总结比例积分〔pd〕控制的规律。
4、比例积分微分〔pid〕控制，设计参数Kp、Ki、Kd使得由控制器引入的两个开环零点分别处于：
1〕实轴上：固定一个开环零点在被控对象两个开环极点的左侧，使另一个开环零点在被控对象的两个极点的左侧、之间、右侧〔不进入右半平面〕移动。分别绘制三种情况下的根轨迹图，在根轨迹图上确定主导极点及控制器的相应参数；通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定三种情况下系统性能指标随参数Kp、Ki和Kd的变化情况。
2〕复平面上：分别固定两个共轭开环零点的实部〔或虚部〕，让虚部〔或实部〕处于三个不同位置，绘制根轨迹图并观察其变化；在根轨迹图上选择主导极点，确定相应的控制器参数；通过绘制对应的系统阶跃响应曲线，确定六种情况下系统性能指标随参数Kp、Ki和Kd的变化情况。
综合以上两类结果，总结比例积分微分〔pid〕控制的规律。
〔二〕实验要求
1、合理选择p、pi、pd、pid控制器参数，使开环系统极零点分布满足实验容中的要求。通过绘图展示不同控制规律和参数变化对系统性能的影响。根轨迹图可以单独绘制，按照不同控制规律、不同参数将阶跃响应绘制于同一幅面中。
2、通过根轨迹图确定主导极点及参数值，根据阶跃响应曲线确定系统性能指标并列表进展比较，总结控制器控制规律及参数变化对系统特性、系统根轨迹影响的规律。
3、总结在一定控制系统性能指标要求下，根据系统根轨迹图和阶跃响应选择pid控制规律和参数的规那么。
4、全部采用MATLAB平台编程完成。
三、实验方案设计〔含实验参数选择、控制器选择、仿真程序等〕
1、比例〔p〕控制，设计参数Kp使得系统处于过阻尼、临界阻尼、欠阻尼三种状态，并在根轨迹图上选择三种阻尼情况的Kp值，同时绘制对应的阶跃响应曲线。
仿真程序：
p=[1];
q=[1 10 16];
rlocus(