PID控制改进算法的MATLAB仿真.doc

PID控制改进算法的MATLAB仿真


江苏科技大学
电子信息学院
实 验 报 告
评定成绩
指导教通PID控制
仿真结果分析：
采用分段积分分离法的控制效果如图1-1，图1-3所示，分别与图1-2,图1-4对比可见采用分段积分分离法的控制系统的性能有了较大的改善。因此，通过仿真可得出：采用积分分离法，可以在系统误差较大时，取消积分作用，在误差减小到某一值之后，再接上积分作用，这样可以既减小超调量，改善系统动态特性，又保持了积分作用。
2、抗积分饱和PID控制算法
所谓积分饱和是指若系统存在一个方向的偏差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加而加大，从而导致执行机构达到极限位置Xmax，若控制器输出u(k)继续增大，阀门开度不可能在增大，此时就称计算机输出控制超出正常运行范围而进入了饱和区。一旦系统出现反向偏差，u(k)逐渐从饱和区推出。进入饱和区越深，则退出饱和区所需时间越长。在这段时间内，执行机构仍停留在极限位置而不能随偏差反向立即作出相应的改变，这时系统就像失去控制一样，造成控制性能恶化。这种现象称为积分饱和现象或积分失控现象。
抗积分饱和的思路是，在计算u(k)时，首先判断上一时刻的控制量u(k-1)是否已超出限制范围。若u(k-1)>umax，则只累加负偏差；若u(k-1)<umin，则只累加正偏差。这种算法可以避免控制量长时间停留在饱和区。
仿真2 设被控对象为，采样周期1ms。输入r(k)=30,
仿真方法：
仿真程序：。M=1时采用抗积分饱和算法，M=2时采用普通PID算法。
%PID Controler with intergration sturation
clear all;
close all;

ts=;
sys=tf(,[1,,,0]);
dsys=c2d(sys,ts,'z');
[num,den]=tfdata(dsys,'v');

u_1=;u_2=;u_3=;
y_1=0;y_2=0;y_3=0;

x=[0,0,0]';

error_1=0;

um=6;%控制信号限幅值
kp=;ki=;kd=;
rin=30; %Step Signal

% M=1抗积分饱和，M=2普通PID
disp('M=1--Using intergration sturation,M=2--Not using iintergration sturation')
M=input('whether or not use integration separation method:')
for k=1:1:800
time(k)=k*ts;

u(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3); % PID Controller

if u(k)>=um
u(k)=um;
end
if u(k)<=-um
u(k)=-um;
end

%Linear model
yout(k)=-den(2)*y_1-den(3)*y_2-den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3;

error(k)=rin-yout(k);

if M==1 %Using intergration sturation
if u(k)>=um
if error(k)>0
alpha=0;
else
alpha=1;
end
elseif u(k)<=-um
if error(k)>0
alpha=1;
else
alpha=0;
end
else
alpha=1;
end

elseif M==2 %Not using intergration sturation
alpha=1;
end
%Return of PID parameters
u_3=u_2;u_2=u_1;u_1=u(k);
y_3=y_2;y_2=y_1;y_1=yout(k);
error_1=error(k);

x(1)=error(k); % 计算比例项
x(2)=(erro