《pid積分微分比例控制系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、汽車系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)—控制4PID控制的運(yùn)用場(chǎng)合跟隨控制：按目標(biāo)值和實(shí)際值的偏差，通過(guò)調(diào)節(jié)器計(jì)算出輸出量，不斷進(jìn)行調(diào)整，直至消除偏差。例如：PID控制在電控機(jī)械自動(dòng)變速器中用于起步時(shí)離合器的控制、巡航控制等。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/力矩的控制。自動(dòng)空調(diào)溫度控制。PID控制的優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單性（直觀）魯棒性靈活性PID控制的本質(zhì)是一個(gè)二階線性控制器汽車起步時(shí)離合器的接合過(guò)程離合器接合過(guò)程圖離合器是電控機(jī)械自動(dòng)變速器中十分關(guān)鍵的一個(gè)工作部件，其工作質(zhì)量直接影響到換擋的平順和車輛起步性能的好壞，同時(shí)也直接影響到車輛的使用壽命。離合器的起步控制

2、是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操縱的難點(diǎn)。汽車起步控制的指標(biāo)為使汽車順利起步，完成駕駛員的駕駛意圖并盡量減少?zèng)_擊度和滑磨功，需要建立如下調(diào)節(jié)原則：(1)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使汽車的沖擊和滑磨盡可能小，同時(shí)避免發(fā)動(dòng)機(jī)熄火；(2)調(diào)節(jié)節(jié)氣門開(kāi)度，保證發(fā)動(dòng)機(jī)具有足夠的輸出轉(zhuǎn)矩；(3)調(diào)節(jié)離合器接合速度和節(jié)氣門開(kāi)度，防止發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或失速；(4)調(diào)節(jié)離合器接合過(guò)程，避免滑磨時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；(5)依據(jù)駕駛員的判斷，適時(shí)調(diào)整離合器接合過(guò)程。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制試驗(yàn)未采用轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)采用PID轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)階躍響應(yīng)曲線PID控制簡(jiǎn)介PID(Proportion

3、alIntegralDerivative)控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單、魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。從信號(hào)變換的角度而言，超前校正、滯后校正、滯后－超前校正可以總結(jié)為比例、積分、微分三種運(yùn)算及其組合。PID控制原理模擬PID控制系統(tǒng)原理框圖PID控制原理PID是一種線性控制器，它根據(jù)給定值rin(t)與實(shí)際輸出值yout(t)構(gòu)成控制方案：PID的控制規(guī)律為:PID控制原理PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：比例環(huán)節(jié)：成比例地反映控

4、制系統(tǒng)的偏差信號(hào)e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差。積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無(wú)差度。積分作用的強(qiáng)弱取決于積分時(shí)間常數(shù)T,T越大，積分作用越弱，反之則越強(qiáng)。微分環(huán)節(jié)：反映偏差信號(hào)的變化趨勢(shì)，并能在偏差信號(hào)變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個(gè)有效的早期修正信號(hào)，從而加快系統(tǒng)的動(dòng)作速度，減少調(diào)節(jié)時(shí)間。以二階線性傳遞函數(shù)為被控對(duì)象，進(jìn)行模擬PID控制。在信號(hào)發(fā)生器中選擇正弦信號(hào)，仿真時(shí)取Kp＝60，Ki＝1，Kd＝3，輸入指令為其中，A＝1.0，f＝0.20Hz被控對(duì)象模型選定為：連續(xù)系統(tǒng)

5、的基本PID仿真連續(xù)系統(tǒng)PID的Simulink仿真程序1.2連續(xù)系統(tǒng)的基本PID仿真連續(xù)系統(tǒng)的模擬PID控制正弦響應(yīng)1.2連續(xù)系統(tǒng)的基本PID仿真比例控制規(guī)律具有比例控制規(guī)律的控制器稱為比例(P)控制器,其傳遞函數(shù)為:這表明,P控制器的輸入信號(hào)成比例地反映輸出信號(hào)?！　　　　　　　?yōu)點(diǎn):它的作用是調(diào)整系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)比例系數(shù)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，減低系統(tǒng)的惰性，加快響應(yīng)速度?！　　　　　　　∪秉c(diǎn):僅用P控制器,過(guò)大的開(kāi)環(huán)比例系數(shù)不僅會(huì)使系統(tǒng)的超調(diào)量增大,而且會(huì)使系統(tǒng)穩(wěn)定裕度變小,甚至不穩(wěn)定。比例控制規(guī)律系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞

6、函數(shù)：帶有P控制器的反饋控制系統(tǒng):積分控制規(guī)律具有積分控制規(guī)律的控制器稱為積分(I)控制器,其傳遞函數(shù)為:在控制系統(tǒng)中,采用積分控制器可以提高系統(tǒng)的型別,消除或減小穩(wěn)態(tài)誤差,使系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能得到改善。輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的關(guān)系：積分控制規(guī)律優(yōu)點(diǎn)：積分控制器的輸出是反映的輸入信號(hào)的積累，因此可以用來(lái)消除穩(wěn)態(tài)誤差。帶Ｉ控制器的系統(tǒng)輸入輸出示意圖積分控制規(guī)律缺點(diǎn)：積分控制器的加入會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度減小。帶有I控制器的反饋控制系統(tǒng):PI控制規(guī)律PI控制的傳遞函數(shù)：PI控制器不但保持了積分控制器消除穩(wěn)態(tài)誤差

7、的“記憶功能”，而且克服了單獨(dú)使用積分控制消除誤差時(shí)反應(yīng)不靈敏的缺點(diǎn)輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的關(guān)系：PI控制規(guī)律三種控制作用的對(duì)比曲線PD控制規(guī)律PD控制的傳遞函數(shù)：輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的關(guān)系：PD控制只在動(dòng)態(tài)過(guò)程中才起作用，對(duì)恒定穩(wěn)態(tài)情況起阻斷作用。因此，微分控制在任何情況下都不能單獨(dú)使用。PD控制規(guī)律微分控制使得系統(tǒng)的響應(yīng)速度變快，超調(diào)減小，振蕩減輕。這就是微分系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)程的“預(yù)測(cè)”作用三種控制作用的對(duì)比曲線PID控制規(guī)律PID控制的傳遞函數(shù)：輸出信號(hào)和輸入信號(hào)的關(guān)系：PID控制規(guī)律在低頻段，主要是PI控制規(guī)律起作

8、用，提高系統(tǒng)型別，消除或減少穩(wěn)態(tài)誤差；在中高頻段主要是PD規(guī)律起作用，增大截止頻率和相角裕度，提高響應(yīng)速度。因此，控制器可以全面地提高系統(tǒng)的控制性能。PID控制器的頻率特性PID控制的發(fā)展原因１：在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程往往具有非線性、時(shí)變不確定，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，常規(guī)的PID控制器不能達(dá)到理想的控制效果；原因２：在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)中，由于受到參數(shù)整定方法煩雜的困擾，常規(guī)PI