Matlab工业过程PID控制器参数整定算法设计与实现(5)
时间:2017-02-09 19:53 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
图7 校正后的控制系统阶跃响应曲线 动态性能指标： 上升时间： =0.9s 峰值时间： =1.8s 最大超调量： =20% 调整时间： =4s 3.1.3 用ISTE最优整定法进行校正 运行用ISTE最优整定法进行PID校正的MATLAB程序s32.m，绘制出校正后控制系统的阶跃响应曲线如图8所示。 图8 校正后的控制系统阶跃响应曲线 动态性能指标： 上升时间： =1.2s 峰值时间： =1.6s 最大超调量： =10% 调整时间： =4s 3.1.4 小结 表3 各算法校正后动态性能指标 校正前 2.4 4 70 12 Z-N法 0.5 1.2 30 10 Cohen-Coon整定法 0.9 1.8 20 4 ISTE最优整定法 1.2 1.6 10 4 图9 校正后的阶跃响应曲线 通过以上性能对比，可以看出，校正前系统的各性能指标都很差。经过PID控制作用后，可得到以下结论： 就上升时间指标而言，闭环系统的上升时间参数大小依次按照常规Z-N法、Cohen-Coon整定法、ISTE最优整定法的顺序加大。Z-N法的上升时间最小，从而该整定算法得到的性能最优。 就峰值时间指标而言，按照Z-N法、ISTE最优整定法、Cohen-Coon整定法的顺序加大。Z-N法的峰值时间最小，从而该整定算法得到的性能最优。 就最大超调量指标而言，按照ISTE最优整定法、Cohen-Coon整定法、常规Z-N法的顺序加大。ISTE最优整定法的超调量最小，从而该整定算法得到的性能最优。 就调整时间指标而言，按照ISTE最优整定法、Cohen-Coon整定法、常规Z-N法的顺序加大。ISTE最优整定法的调整时间最小，从而该整定算法得到的性能最优。 综合各项性能指标，可以看出，ISTE最优整定法的综合控制效果最优。 3.2 带有时间延迟的二阶对象仿真 选取二阶对象模型 检测未校正过程控制系统的阶跃响应动态性能指标。 % matlab program s20.m clear G1=tf(2,[3 1]);G2=tf(1,[4 1]);tau=1.5 [np,dp]=pade(tau,2); Gp=tf(np,dp); s=G1*G2*Gp; sys=feedback(s,1); step(sys) 图10 未校正的控制系统阶跃响应曲线 动态性能指标： 上升时间： =6s 峰值时间： =9s 最大超调量： =38% 调整时间： =30s 根据下图的程序设计流程分别用常规Z-N法、Cohen-Coon整定法和ISTE最优整定法进行校正。 图11 程序设计流程简图 3.2.1 Z-N法的MATLAB仿真 将二阶惯性环节拟合成一阶惯性环节，调用kttau() 运行s12.m后，绘制出校正后控制系统的阶跃响应曲线如图12所示。 图12 校正后的控制系统阶跃响应曲线 动态性能指标： 上升时间： =2s 峰值时间： =4.2s 最大超调量： =30% 调整时间： =12s 3.2.2 用Cohen-Coon整定法进行校正 运行用Cohen-Coon整定法进行PID校正设计的MATLAB程序s32.m后，绘制出校正后控制系统的阶跃响应曲线如图13所示。 图13 校正后的控制系统阶跃响应曲线 动态性能指标： 上升时间： =2s 峰值时间： =4.5s 最大超调量： =45% 调整时间： =25s 3.2.3 用ISTE最优整定法进行校正 运行用ISTE最优整定法进行PID校正的MATLAB程序s33.m后，绘制出校正后控制系统的阶跃响应曲线如图14所示。 图14 校正后的控制系统阶跃响应曲线 动态性能指标： 上升时间： =3.4s 峰值时间： =5.1s (责任编辑：qin) |