二阶弹簧—阻尼系统,PID控制器设计,全参数整定

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二阶弹簧—阻尼系统的PID控制器设计及参数整定

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一、PID控制的应用研究现状综述

PID控制器（按闭环系统误差的比例、积分和微分进行控制

的调节器）自20世纪30年代末期出现以来，在工业控制领域得到了很大的发展和广泛的应用。它的结构简单，参数易于调整，在长期应用中已积累了丰富的经验。特别是在工业过程控制中，由于被控制对象的精确的数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论分析综合不仅要耗费很大代价，而且难以得到预期的控制效果。在应用计算机实现控制的系统中，PID很容易通过编制计算机语言实现。由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正和完善，从而使数字PID具有很大的灵活性和适用性。

二、研究原理

比例控制器的传递函数为：积分控制器的传递函数为：

微分控制器的传递函数为：

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三、设计题目

设计控制器并给出每种控制器控制的仿真结果（被控对象为二阶环节，传递 函数G?S?，参数为M=1 kg, b=2 N.s/m, k=25 N/m, F(S)=1）；系统示意图如图1所示。

图1 弹簧-阻尼系统示意图

弹簧－阻尼系统的微分方程和传递函数为：

四、设计要求

通过使用MATLAB对二阶弹簧——阻尼系统的控制器

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