实验报告实验名称：积分分离PID控制算法课程名称：计算机控制系统
姓名：蓝娜
学号：12062115
班级：电气2班
指导老师：陈雪亭
日期：2014年11月11日
实验背景：在数字控制系统中，积分控制分量的引入主要是为了消除静差，提高系统的精度。

但在过程启动、停车或大幅度改变设定值时，由于产生较大的偏差，加上系统本身的惯性和滞后，在积分作用下，计算得到的控制量将超出执行机构可能的最大动作范围对应的极限控制量，结果产生系统输出的较大超调，甚至引起系统长时间的振荡，这对大多数的生产过程是不允许的，由此引进积分分离PID 算法，既保持了积分作用，又可减少超调量，使系统的控制性能得到较大的改善。

实验基本思想：在偏差e(k)较大时，暂时取消积分作用；当偏差e(k)小于某个阈值时，才将积分作用投入。

1）根据实际需要，设定一个阈值ε>0。

2）当|e(k)|>ε，即偏差较大时，采用PD 控制，可避免大的超调，又使系统有较快的响应。

3）当|e(k)|<=ε,即偏差较小时，采用PID 控制或PI 控制，可保证系统的控制精度。

积分分离形式：u(k)=Kp{e(k)+)]1()([)(0--+∑=k e k e T
Td j e Ti T k j β} 式中β=1（|e(k)<=ε|） 或β=0 （|e(k)|>ε）
实验目的：利用Simulink 设计数字PID 控制器，加入模块Switch ，通过调整阈值实现积分分离，并通过Simulink 仿真与标准PID 控制进行比较。

实验线路图：
普通PID 控制线路：上次实验得到较好系统性能的整定后的参数为Kp=600，Ki=450，Kd=26。

此次实验会在上次实验的基础上作进一步的改进，引入积分分离。

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实验结果：
（1）当Ki、Kd为0，Kp=1时得到的响应曲线如下：
（2）当Kp逐渐增大，Ki、Kd=0时，得到图像如下：
（2）由上图像得，只改变比例系数Kp，超调量变大，且稳定性能也不高。

当加入积分环节并适当调节Kp与Ki时，得到如下图像：
（4）由上图得，加入积分环节后，稳定性提高了，但超调量加大了。

这时加入微分环节，构
成PID控制系统，当适当调节Kp、Ki、Kd后，得到了一条良好的响应曲线，如下：
总结：通过Simulink仿真观察响应曲线，最终调节的Kp、Ki、Kd分别为600,450,26时得到
如上响应曲线。

从该曲线知整定参数后的系统稳定性好，超调小（几乎没有）。

由此可知，PID 系数不可过小，因为这会使计算机控制输出也较小，从而使系统量化误差变大，甚至有时控制器根本无输出而形成死区。

通过这次实践了解了积分分离PID的工作原理，通过改变参数，得到不同的实验效果。