辽宁石油化工大学继续教育学院论文
图 4-2比例作用下仿真实验的响应曲线
从图4-2可以看出，在相同设定值下，非线性PID的调整时间为t=200s，比线性PID的稳定时间少110s；非线性PID的最大值为0.69，超调量为0.9，比线性PID少1.2，此外非线性PID的波动较小，较为稳定。所以，综上所述，非线性PID具有更好的控制效果。
4.2 线性积分与非线性积分作用的比较与分析
4.2.1 参数设置
非线性PID串级控制系统参数设置：内回路P控制器：K制器主要可调参数：?=0.5，?=20,KI=0.0035.
p=22.76；外回路I控
线性PID串级控制系统参数设置：内回路P控制器：Kp=15.64；外回路I控制器主要可调参数：KI=0.005. 4.2.2 仿真实现与结果分析
仿真试验系统如图4-3所示，仿真试验结果如图4-4所示。
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图4-3 积分作用下系统模型的搭建
模型搭建完毕，进行仿真，结果如图4-4所示：
图4-4 积分作用下仿真实验的响应曲线
从图4-4中我们可以看出，非线性PID在响应时间上比线性PID稍慢，相差
30多秒。但是非线性PID基本上无超调的，并且稳定时间较线性PID小，在t=350s的时候已进入稳定了，而线性PID则要在t=460s时才进入稳定。
4.3 线性比例微分与非线性比例微分作用的比较与分析
4.3.1 参数设置
非线性PID串级控制系统参数设置：内回路P控制器：Kp=22.76；外回路PD
控制器主要可调参数：Kd=1，?d=0.85，?d=1；KP=0.16，?P=0.5，?p=0.012 线性PID串级控制系统参数设置：内回路P控制器：Kp=15.64；外回路PD控制器主要可调参数：KP=0.62.
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4.3.2 仿真实现与结果分析
仿真试验系统如图4-5所示，仿真试验结果如图4-6所示。
图 4-5 比例、微分系统模型的搭建
图4-6 比例、微分仿真实验的响应曲线
从图4-6可以看出，非线性PID的反应时间相比于线性PID来说，稍微慢了一点，但是无论在超调量还是在响应时间上非线性PID都明显优于线性PID，非线性PID的稳定时间t=180s，而线性PID则是t=310s，快了130s；非线性PID的峰值约为0.67，超调量为0.07，而线性PID的峰值为0.81，超调量为0.14，所以非线性PID具有更好地控制效果。
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4.4 线性PID与非线性PID作用的比较与分析
4.4.1 参数设置
非线性PID串级控制系统参数设置：内回路P控制器：Kp=22.76；外回路PID控制器主要可调参数：Kd=1，?d=0.85，?d=1；KP=0.16，?P=0.5，?p=0.012;
KI=0.0035,?I=0.5,?I=10.
线性PID串级控制系统参数设置：内回路P控制器：Kp=15.64；外回路PID控制器主要可调参数：KP=0.62, Kd=1, KI=0.05. 4.4.2 仿真实现与结果分析
仿真试验系统如图4-7所示，仿真试验结果如图4-8所示。
图4-7系统模型的搭建
图4-8 仿真实验的响应曲线
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从图4-8可以看出，非线性PID的响应时间比线性PID的响应时间稍慢，但是线性PID的波动较大，且不稳定，而非线性PID的曲线较为稳定、平滑，它的稳定是时间相比于线性PID而言，是很短的，t=400s，比线性PID的稳定时间t=1200s快了400s，说明非线性PID控制方案比线性PID控制方案具有更好地控制效果。
4.5 非线性PID抗干扰能力测试与分析
4.5.1 PID抗干扰能力测试
线性PID串级控制系统参数设置：内回路P控制器：Kp=15.64；外回路PID控制器主要可调参数：KP=0.62, Kd=1, KI=0.05. 在t=1300s时加入扰动信号，其结果如图4-9所示：
图4-9 在t=1300s时加入扰动的输入曲线
从图4-9可以看出，在t=1300s时，就会有扰动出现，以后的输出波形一直上下波动，且幅值较大，所以说线性PID的抗干扰能力较差。 4.5.2 不含TD非线性PID抗干扰能力测试
非线性PID串级控制系统参数设置：内回路P控制器：Kp=22.76；外回路PID控制器主要可调参数：Kd=1，?d=0.85，?d=1；K
P=0.16，?P=0.5，?p=0.012;
KI=0.0035,?I=0.5,?I=10. 在t=500s时加入扰动信号，如图4-10所示：
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