1 搭建Simulink框图

图1 PID控制系统框图

2 输出结果

图2 调节参数使响应达到最优状态

3 参数功能[1]

  • 将需要控制的物理量带到目标附近。
  • 可以“预见”这个物理量的变化趋势。
  • 可以消除因为散热、阻力等各种因素造成的静态误差
    控制量: [公式]

(1)比例(proportional)P

  • 就让偏差(目标减去当前)与调节装置的“调节力度”,建立一个一次函数的关系,就可以实现最基本的“比例”控制了。 
  • [公式] 越大,调节作用越激进,响应的速度越快,进而产生超调量。
  • [公式] 调小会让调节作用更保守,响应速度变缓慢。
  •  [公式] ,此时响应如下图3。
图3 相比最优状态,调大参数Kp

  •  [公式] ,此时响应如下图4。
图4 相比最优状态,调小参数Kp

(2)微分(derivative)D

  • 只有比例P的作用,那么系统会在目标附近震荡抖动。
  • 微分D的作用在于使被控制的物理量的“变化速度”趋于0,即类似于“阻尼”的作用。
  • [公式] 参数越大,对偏差变化的阻尼抑制作用越强,即误差趋于0的速度变得缓慢;
  • [公式] 参数越小,对偏差变化的阻尼抑制作用越弱,进而产生震荡。
  •  [公式] ,此时响应如下图5。
图5 相比最优状态,调大参数KD

  •  [公式] ,此时响应如下图6。
图6 相比最优状态,调小参数KD

(3)积分(integral)I

  • 只有比例和微分,被控制的物理量可能会停留在目标值附近,不再变动。
  • 积分I的作用是不断地对偏差进行积分(累加),并反应在调节力度上。减小静态情况下的误差,让受控物理量尽可能接近目标值。
  • [公式] 的值越大,积分时乘的系数就越大,积分效果越明显,但是会产生超调量。在刚开始时,积分量积得太大,会难以控制。
  • [公式] 的值越小,则物理量接近目标值的速度变得缓慢。
  •  [公式] ,此时响应如下图7。
图7 相比最优状态,调大参数KI


  •  [公式] ,此时响应如下图8。
图8 相比最优状态,调小参数KI

参考

  1. ^https://blog.csdn.net/qq_41673920/article/details/84860697