设计二：PID控制器参数整定 一、设计题目
G(s)?350s3?20s2?100s
某控制系统的开环传递函数，采用单位负反馈。
二、设计要求
采用工程整定方法，确定控制器类型和控制器参数。求出校正后系统的超调量和
1duWc(s)?Kp?Ki?Kdsdt。调节时间。（PID控制器）
三、设计内容
1. PID整定法概念：
PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特
性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。 利用工程方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：
(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；
(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；
(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。
PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P\\I\\D的大小。
比例I/微分D=2，具体值可根据仪表定，再调整比例带P，P过大，到达稳定的时间长，P过小，会震荡，永远也打不到设定要求。
PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：
温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s 压力P: P=30~70%,T=24~180s, 液位L: P=20~80%,T=60~300s, 流量L: P=40~100%,T=6~60s。 常用口诀：
参数整定找最佳，从小到大顺序查 先是比例后积分，最后再把微分加 曲线振荡很频繁，比例度盘要放大 曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳 曲线偏离回复慢，积分时间往下降
曲线波动周期长，积分时间再加长 曲线振荡频率快，先把微分降下来 动差大来波动慢。微分时间应加长 理想曲线两个波，前高后低4比1 一看二调多分析，调节质量不会低 可以用MATLAB仿真。 2.临界比例度法：
（1）在系统闭环的情况下，将控制器的积分时间TI放到最大，微分时间Td放到最小，比例放大倍数KC设为1。
（2）然后使KC由小往大逐步改变，并且每改变一次KC值时，通过改变给定值给系统施加一个阶跃干扰，同时观察被控变量y的变化情况。若y的过渡过程呈衰减振荡，则继续增大KC值，若y的过渡过程呈发散振荡，则应减小KC值，直到调至某一KC值，过渡过程出现不衰减的等幅振荡为止，如图所示：这时过渡过程称之为临界振荡过程。出现临界振荡过程的放大倍数KC成为临界放大倍数，临界振荡的周期Tk则称临界周期。
（3）有了KC和Tk这两个试验数据，按下表给出的经验公式，就可以计算出当采用不同类型的控制器而使过度过程呈4：1衰减振荡状态的控制器参数值。
表 临界比例度整定控制器参数经验公式
控制器类型 P(KC) P PI PID 0.5KC 0.45KC 0.6KC 控制器参数 I(TI)/min — 0.83Tk 0.5Tk D(TD)/min — — 0.12Tk 按上表算出控制器参数后，先将KC放在一个比计算值稍小一些（一般小20%）的数值上，再依次放上积分时间和微分时间（如果存在积分和微分时间），最后再将KC放回到计算数值上即可。如果这时加干扰，过渡过程与4：1 衰减还有一定差距，
（4）可适当对计算出来的值做一点调整，直到过渡过程满意为止。
3.根据临界比例度法可以测得KC=5.7，Tk=0.629 调试过程的程序结构图为：
程序中所用到的参数为：
最
后
得
到
的
系
统
响
应
为
：
根据临界比例度整定控制器参数经验公式表
可以得出PID参数P=3.42，I=4.54，D=0.43。把参数代入后的响应为：
由此可见系统还可以通过改变参数使响应更理想，通过调试，最后得出具有较理想响应的PID参数为：P=4.5，I=0.1,D=0.5。较理想的响应为：
由响应图得：超调量为6.67%，调节时间为0.6S。
1sPID控制器为Wc(s)?4.5?0.1?0.5
1s?1100s