1、绪论
PID参数的整定就是合理的选取PID三个参数。从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态误差等方面考虑问题，三参数作用如下： 比例调节作用：成比例地反映系统的偏差信号，系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生与其成比例的调节作用，以减小偏差。随着增大，系统的响应速度加快，系统的稳态误差减小，调节应精度越高，但是系统容易产生超调，并且加大只能减小稳态误差，却不能消除稳态误差。比例调节的显著特点是有差调节。 积分调节作用：消除系统的稳态误差，提高系统的误差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数，越小，积分速度越快，积分作用就越强，系统震荡次数较多。当然也不能过小。积分调节的特点是误差调节。
微分调节作用：微分作用参数的作用是改善系统的动态性能，在选择合适情况下，可以减小超调，减小调节时间，允许加大比例控制，使稳态误差减小，提高控制精度。因此，可以改善系统的动态性能，得到比较满意的过渡过程。微分作用特点是不能单独使用，通常与另外两种调节规律相结合组成PD或PID控制器。
二、设计内容
1. 设计P控制器
控制器为P控制器时，改变比例系数大小。
P自动供水控制器控制器的传递函数为：，改变比例系数大小，得到系统的阶跃响应曲线
当=1时管道封堵器，
当=10时，
当=50时，
当=100时，
| 超调量% | 峰值时间 | 上升时间 | 稳定时间 | 稳态误差 |
1 | 49.8044 | 0.5582 | 0.2702 | 3.7870 | 0.9615 |
10 | 56.5638 | 0.5809 | 0.1229 | 3.6983 | 0.7143 |
50 | 66.4205 | 0.3317 | 0.1689 | 3.6652 | 0.3333 |
100 | 70.7148 | 0.2506 | 0.0744 | 3.6410 | 0.2002 |
| | | | | 琴谱架 |
仿真结果表明：随着值的增大，系统响应超调量加大，动作灵敏，系统的响应速度加快。偏大，则振荡次数加多，调节时间加长。随着增大，系统的稳态误差减小，调节应精度越高，但是系统容易产生超调，并且加大只能减小稳态误差，却不能消除稳态误差。
2. 设计PI控制器
控制器为PI控制器时，改变积分时间常数大小（为定值）
PI控制器的传递函数为： ，改变积分时间常数大小，得到系统的阶跃响应曲线步态识别
当=0.1时
当=0.05时
当=0.02时
当=0.01时
| 超调量% | 峰值时间 | 上升时间 | 稳定时间 | 稳态误差 |
0.1 | 25.0898 | 0.3371 | 0.0953 | 8.5782 | 0.0872 |
0.05 | 20.1818 | 0.3431 | 0.0972 | 7.4914 | 0.0226 |
0.02 | 26.7428 | 0.3568 | 0.1845 | 5.8607 | 0 |
0.01 | 37.1752 | 1.1114 | 0.1975 | 9.5197 | -0.0090 |
| | | | | |
| | | | | |
仿真结果表明： =50，当的值逐渐减小时，系统的超调量增大，系统的响应速度加快。相反，随着值的加大，系统的超调量减小，系统响应速度略微变慢。越小，积分速度越快，积分作用就越强，系统震荡次数较多。PI控制可以消除系统的稳态误差，提高系统的误差度。
3.设计PID控制器
控制器为PID控制器时，改变微分时间常数大小（，）
PID控制器的传递函数为：，改变微分时间常数大小，得到系统的阶跃响应曲线
当=0.1时，
当=1时，
当=10时，
当=20时，
| 超调量% | 峰值时间 | 上升时间 | 稳定时间 | 稳态误差 |
0.1 | 26.4746 | 0.3733 | 0.1874 | 5.2193 | 0 |
1 | 18.2833 | 0.3916 | 0.1857 | 4.2724 | 0 |
10 | 0 | 10 | 1.3134 | 3.4000 | 0 |
20 | 0 | 10 | 1.0040 | 2.1713 | 0 |
| | | 装饰扣 | | 山药种植开沟机 |
仿真结果表明： =50、=10，随着值的增大，闭环系统的超调量减小，响应速度加快，调节时间和上升时间减小。加入微分控制后，相当于系统增加了零点并且加大了系统的阻尼比，提高了系统的稳定性和快速性。
4.选定合适的控制器参数，设计PID控制器
根据上述分析，当=50， =0.0125， =15，可使系统性能指标达到设计要求。经计算，超调量，过渡过程时间满足设计要求。系统的阶跃响应曲线如下图：
3、设计总结
这次课程设计，使我认识了自动控制领域最常用的PID控制，基本掌握了PID控制的基本规律，同时也认识到自动控制系统的复杂性。在利用MATLAB软件时经常会碰到一些新问题，而我们手头的资料有限，时间和精力有限，并不能解决所有问题。比如在PID控制时，
一旦选定了Ki和Kd后，超调量随Kp的变化并不明显，这是我无法理解的，当Kp增加时，系统仅仅提高了响应的快速性，而超调量并没有显著的变化。又如，在PD控制时，当Kd和Kp取值足够大时，便可以使响应曲线完全理想化，即响应时间趋于0，超调量趋于0，在本系统中也满足足够的稳态精度，所以我认为，并不是所有系统采用PID控制效果一定比其他控制效果要好，等等。所有这些问题将在今后的学习和实验中寻求答案。
四、参考文献
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