Matlab工业过程PID控制器参数整定算法设计与实现(6)
时间:2017-02-09 19:53 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
最大超调量： =12% 调整时间： =15s 3.2.4 小结 表4 各算法校正后动态性能指标 校正前 6 9 38 30 Z-N法 2 4.2 30 12 Cohen-Coon整定法 2 4.5 45 25 ISTE最优整定法 3.4 5.1 12 15 图15 校正后的阶跃响应曲线 通过以上性能对比，可以看出，校正后系统性能指标比校正前有很大改善。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法和Cohen-Coon整定法的上升时间同样小，从而这两个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、Cohen-Coon整定法、ISTE最优整定法的顺序加大。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、常规Z-N法、Cohen-Coon整定法的顺序加大。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、常规Z-N法、Cohen-Coon整定法的顺序加大。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。 4 PID控制器设计仿真实例 4.1 换热器 换热器(heat exchanger)是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。本文不考虑干扰。 下图是换热器控制系统的模型为 图16 反馈系统 对校正前的系统进行阶跃响应MATLAB仿真程序如下。 % matlab program s40.m clear K=1;T=21.3;tau=14.7; n1=[K];d1=[T 1];G1=tf(n1,d1); [np,dp]=pade(tau,2);Gp=tf(np,dp); s=G1*Gp; sys=feedback(s,1); step(sys); 得到图17阶跃响应曲线。 动态性能指标： 上升时间： =25s 峰值时间： =40s 最大超调量： =10% 调整时间： =90s 图17 校正前的阶跃响应曲线 综合上一章内容，ISTE整定法的整定效果较好，用ISTE整定法进行PID校正的MATLAB程序如下。 % MATLAB FUNCTION PROGRAM s41.m clear K=1;T=21.3;tau=14.7; n1=[K];d1=[T 1];G1=tf(n1,d1); [np,dp]=pade(tau,2);Gp=tf(np,dp); if 0.1>=tau/T<=1.0 a1=1.042;b1=-0.897;a2=0.987; b2=-0.238;a3=0.385;b3=0.906; elseif 1.1>=tau/T<=2.0 a1=1.142;b1=-0.579;a2=0.919; b2=-0.172;a3=0.384;b3=0.839; end Kp=(a1/K)*((tau/T)^b1); Ti=T/(a2+(tau/T)*b2); Td=a3*T*((tau/T)^b3); nn=[Kp*Ti*Td Kp*Ti Kp]; dd=[Ti 0]; Gc=tf(nn,dd) Gcc=feedback(G1*Gc,Gp); step(Gcc); 运行程序后，得到PID控制器传递函数为： (责任编辑：qin) |