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    图7 校正后的控制系统阶跃响应曲线
    动态性能指标:
    上升时间: =0.9s
    峰值时间: =1.8s
    最大超调量: =20%
    调整时间: =4s
    3.1.3 用ISTE最优整定法进行校正
    运行用ISTE最优整定法进行PID校正的MATLAB程序s32.m,绘制出校正后控制系统的阶跃响应曲线如图8所示。
     图8 校正后的控制系统阶跃响应曲线
    动态性能指标:
    上升时间: =1.2s
    峰值时间: =1.6s
    最大超调量: =10%
    调整时间: =4s
    3.1.4 小结
    表3 各算法校正后动态性能指标

    校正前    2.4    4    70    12
    Z-N法    0.5    1.2    30    10
    Cohen-Coon整定法    0.9    1.8    20    4
    ISTE最优整定法    1.2    1.6    10    4

    图9 校正后的阶跃响应曲线
    通过以上性能对比,可以看出,校正前系统的各性能指标都很差。经过PID控制作用后,可得到以下结论:
    就上升时间指标而言,闭环系统的上升时间参数大小依次按照常规Z-N法、Cohen-Coon整定法、ISTE最优整定法的顺序加大。Z-N法的上升时间最小,从而该整定算法得到的性能最优。
    就峰值时间指标而言,按照Z-N法、ISTE最优整定法、Cohen-Coon整定法的顺序加大。Z-N法的峰值时间最小,从而该整定算法得到的性能最优。
    就最大超调量指标而言,按照ISTE最优整定法、Cohen-Coon整定法、常规Z-N法的顺序加大。ISTE最优整定法的超调量最小,从而该整定算法得到的性能最优。
    就调整时间指标而言,按照ISTE最优整定法、Cohen-Coon整定法、常规Z-N法的顺序加大。ISTE最优整定法的调整时间最小,从而该整定算法得到的性能最优。
    综合各项性能指标,可以看出,ISTE最优整定法的综合控制效果最优。

    3.2 带有时间延迟的二阶对象仿真
    选取二阶对象模型
    检测未校正过程控制系统的阶跃响应动态性能指标。
    % matlab program s20.m
    clear
    G1=tf(2,[3 1]);G2=tf(1,[4 1]);tau=1.5
    [np,dp]=pade(tau,2);
    Gp=tf(np,dp);
    s=G1*G2*Gp;
    sys=feedback(s,1);
    step(sys)
    图10 未校正的控制系统阶跃响应曲线
    动态性能指标:
    上升时间: =6s
    峰值时间: =9s
    最大超调量: =38%
    调整时间: =30s
    根据下图的程序设计流程分别用常规Z-N法、Cohen-Coon整定法和ISTE最优整定法进行校正。
    图11 程序设计流程简图
    3.2.1 Z-N法的MATLAB仿真
    将二阶惯性环节拟合成一阶惯性环节,调用kttau()
    运行s12.m后,绘制出校正后控制系统的阶跃响应曲线如图12所示。
    图12 校正后的控制系统阶跃响应曲线
    动态性能指标:
    上升时间: =2s
    峰值时间: =4.2s
    最大超调量: =30%
    调整时间: =12s
    3.2.2 用Cohen-Coon整定法进行校正
    运行用Cohen-Coon整定法进行PID校正设计的MATLAB程序s32.m后,绘制出校正后控制系统的阶跃响应曲线如图13所示。
     
    图13 校正后的控制系统阶跃响应曲线
    动态性能指标:
    上升时间: =2s
    峰值时间: =4.5s
    最大超调量: =45%
    调整时间: =25s
    3.2.3 用ISTE最优整定法进行校正
    运行用ISTE最优整定法进行PID校正的MATLAB程序s33.m后,绘制出校正后控制系统的阶跃响应曲线如图14所示。
     图14 校正后的控制系统阶跃响应曲线
    动态性能指标:
    上升时间: =3.4s
    峰值时间: =5.1s
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