1、武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书目录课程设计任务书 1摘 要 .31.P 和 PI 控制原理 .41.1 比例（P）控制 41.2 比例-积分（PI）控制 52.P 和 PI 控制参数设计 .62.1 原系统分析 .62.1.1 初始条件 62.1.2 原系统稳定性分析 62.2 P 控制参数设计 .72.2.1 加入 P 控制器后系统稳定性分析 72.2.2 加入 P 控制器后系统动态性能指标计算 92.3 PI 控制参数设计 .152.3.1 加入 PI 控制器后系统稳定性分析 152.3.2 加入 PI 控制器后系统动态性能指标计算 163.P 和 PI 控制特点的比较 233.1
2、 比例（P）控制器： .233.2 比例-积分（PI）控制器： .244.心得体会 .255.参考文献 .26武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书1课程设计任务书学生姓名： 专业班级：自动化 1002班 指导教师： 谭思云 工作单位： 自动化学院 题 目: P 和 PI控制参数设计 初始条件：反馈系统方框图如下图所示。 （比例 P控制律） ，K(s)D1（比例积分 PI控制律） ， ，sK()DI2 )6s(1G1)2(1G2()要求完成的主要任务: （包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）（1） 当 D(s)=D1(s),G(s)=G1(s)时，确定使反馈系统保持稳定的
3、比例增益 K的范围。计算系统在单位阶跃信号输入作用下的误差常数和稳态误差；（2） 满足（1）的条件下，取三个不同的 K值（其中须包括临界 K值） ，计算不同 K值下系统闭环特征根，特征根可用 MATLAB中的 roots命令求取；（3） 用 Matlab画出（2）中三个增益对应的单位阶跃输入的响应曲线，通过响应曲线分析不同 K值时系统的动态性能指标；（4） 当 D(s)=D2(s),G(s)=G2(s)时，确定使系统稳定 K和 KI的范围，并)s(DG(s)R Ye+-武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书2画出稳定时的允许区域。计算系统在单位阶跃信号输入作用下的误差常数和稳态误差；（5） 满
4、足（4）的条件下，取三个不同的 K和 KI值，计算不同 K和 KI值下系统闭环特征根，特征根可用 MATLAB中的 roots命令求取。画出其中一组值对应的波特图并计算相角裕度；（6） 用 Matlab画出（5）中三个增益对应的单位阶跃输入的响应曲线，通过响应曲线分析不同 K和 KI值时系统的动态性能指标；（7） 比较 P和 PI控制的特点；（8） 对上述任务写出完整的课程设计说明书，说明书中必须写清楚分析计算的过程，并包含 Matlab源程序或 Simulink仿真模型，说明书的格式按照教务处标准书写。时间安排：（1） 课程设计任务书的布置，讲解 （半天）（2） 根据任务书的要求进行设计构思
5、。 （半天）（3） 熟悉 MATLAB中的相关工具（一天）（4） 系统设计与仿真分析。 （三天）（5） 撰写说明书。 （二天）（6） 课程设计答辩（半天）指导教师签名： 年 月 日系主任（或责任教师）签名： 年 月 日武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书3摘 要在自动控制系统中，输出量是最重要的参数之一，因此对被控系统的输出量要求严格。它可以要求保持为某一恒定值，如温度，压力或飞行航迹等；也可以跟随输入量变化。而控制装置则是对被控对象施加调节控制的机构，它可以采用不同的原理和方式对被控对象进行控制，但最基本的一种是基于反 馈 控制 原 理 的反馈控制系统。对于比例（P ）控制，在串联校正中，
6、加大比例系数可以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差，从而提高系统的控制精度，但也会降低系统的相对稳定性。比例积分（PI）控制器相当于在系统中加入了一个位于原点的开环极点，从而提高了系统型别，改善了其稳态性能。同时也增加了一个位于 S 平面左半平面的开环零点，减小了阻尼程度，缓和了系统极点对于系统稳定性及动态过程产生不利影响。根据系统的需要和调节要求，可以选择多种方式的校正系统，各种系统的性能会有所差异，选取最优的组合最大化满足校正要求，从而使之达到最好的校正效果。关键词：自动控制，比例控制，比例积分控制武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书41.P 和 PI 控制原理1.1 比例（P）控制
7、 比例控制是最简单的控制方式。单独的比例控制也称“有差控制” ，输出的变化与输入控制器的成比例关系，偏差越大输出越大。实际应用中，比例度的大小应视具体情况而定，比例度太大导致控制作用太弱，不利于系统克服扰动，余差太大，控制质量差，控制作用小；而比例度太小，控制作用太强，容易导致系统的稳定性变差，引发振荡。对于反应灵敏、放大能力强的被控对象，为提高系统的稳定性，应当减少比例度；而对于反应迟钝，放大能力又较弱的被控对象，则可增大比例度，以提高整个系统的灵敏度，也可以相应减小余差。比例（P）控制主要组成部分是比例环节，比例环节的方块图如图 1 所示：图1 比例环节方块图其传递函数为： 0UsKi单纯
8、的比例控制适用于扰动不大，滞后小，负荷变化小，要求不高，允许有一定余差存在的场合。工业生产中比例控制规律使用较为普遍。比例环节主要由运算放大器、纯电阻、滑动变阻器等组成，其控制器实质上是一个具有可调增益的放大器。在信号变换过程中，P 控制器值改变信号的增益而不影响其相位。在串联校正中，加大了控制器增益 ，可以提高系统的开环增益，减小的系统稳态误k差，从而提高系统的控制精度。武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书51.2 比例-积分（PI）控制比例控制规律是基本控制规律中最基本的、应用最普遍的一种，其最大优点就是控制及时、迅速。只要有偏差产生，控制器立即产生控制作用。但是，不能最终消除余差的缺点
9、限制了它的单独使用。克服余差的办法是在比例控制的基础上加上积分控制作用。比例积分（PI）控制主要组成部分是比例积分环节，其中比例积分环节的方块图如图2所示图2 比例积分环节方块图其传递函数为： 0Us1()iKTS积分控制器的输出与输入偏差对时间的积分成正比。这里的“积分”指的是“积累”的意思。积分控制器的输出不仅与输入偏差的大小有关，而且还与偏差存在的时间有关。只要偏差存在，输出就会不断累积（输出值越来越大或越来越小） ，一直到偏差为零，累积才会停止。所以，积分控制可以消除余差。积分控制规律又称无差控制规律。在串联校正时，PI 控制器相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，同时也增加了一
10、个位于 s左半平面的开环零点。位于原点的极点可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能；而增加的负实零点则用来减小系统的阻尼程度，缓和 PI控制器极点对系统稳定性及动态性能产生的不利影响。只要积分时间常数 足够大，PI 控制器对系统稳定性的不利iT影响可大为减弱，在控制工程中，PI 控制器主要用来改善控制系统的稳态性能。武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书62.P 和 PI 控制参数设计2.1 原系统分析2.1.1 初始条件反馈系统方框图如图 3所示。 （比例 P控制律） ，K(s)D1（比例积分 PI控制律） ， ，sK()DI2 )6s(1G1)2(1G2()2.
11、1.2 原系统稳定性分析由题目给出的初始条件知，当 ，未加入 D(s）校正环节时，系)(1sG统开环传递函数为：6)1(s-(s)HGs6523由系统结构图可知系统为单位负反馈系统所以闭环传递函数为：)(16)(ss 1523s则系统的闭环特征方程为：)s(DG(s)R Ye+ -图 3武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书7015)(23ssD按劳斯判据可列出劳斯表如表 1：表 1 初始系统的劳斯表3s1 -525 11s24001 0由于劳斯表第一列符号不相同， 的系数为负，系统不稳定，需要校正。S2.2 P 控制参数设计2.2.1 加入 P 控制器后系统稳定性分析当 , 时，系统结构图如
12、图 4所示。)(1sD)(1sG图 4 加入 P控制器的系统法结构图系统的开环传递函数为： (1)()6KSGsH则其 闭环32(1)(1)6( 56()KSGs KSsH武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书8传递函数为：系统的环特征方程为：32()5(6)0DsSKS按劳斯判据可列出劳斯表如表 2：表 2 加入 P控制器后系统的劳斯表3s1 K-625 K1s6400K 0要使系统稳定则必须满足劳斯表第一列全为正，即： 034k解得，系统稳定时，K 的取值范围为 。5.7K当输入信号为单位阶跃信号 时，Ut1i1siS系统的误差系 数为：00()lim()li16ps sSKGH系统的稳态
13、误差为：()m01PReEsK武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书92.2.2 加入 P 控制器后系统动态性能指标计算由上述可知，系统稳定的条件为 k7.5。分别对 k 分别取 7.5、10、20 来讨论分析系统的动态性能指标。2.2.2.1 不同 K 值下的系统闭环特征根1）K=7.5 时，系统的闭环传递函数为：1327.5(1)().Ss通过 MATLAB 的 roots 命令求取系统闭环特征根，其程序如下：den=1,5,1.5,7.5; %描述当 K=7.5 时的系统传递函数中分母的多项式系数roots(den); %求系统特征根其运行结果如下：ans =-5.0000 0.0000
14、 + 1.2247i 0.0000 - 1.2247i系统闭环的特征根为： 。从 是一1235.0,1.47,1.247SjSj23,S对共轭纯虚根，系统处于临界稳定状态。2）K=10 时，系统的闭环传递函数为：23210()()54Ss通过 MATLAB 的 roots 命令求取系统闭环特征根，其程序如下：den=1,5,4,10; %描述当 K=10 时的系统传递函数中分母的多项式系数roots(den); %求系统特征根其运行结果如下：ans =-4.6030 -0.1985 + 1.4605i -0.1985 - 1.4605i当 K=10 时， 。12 34.603,.1985.46
15、0,.1985.460SSjSj3）K=20 时，系统的闭环传递函数为：20145)(23ss武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书10通过 MATLAB 的 roots 命令求取系统闭环特征根，其程序如下：den=1,5,14,20; %描述当 K=20 时的系统传递函数中分母的多项式系数roots(den); %求系统特征根其运行结果如下：ans =-2.5786 -1.2107 + 2.5081i -1.2107 - 2.5081i当 K=30 时， 。5081.27.1,508.217.,2.5786321 jSjSS 2.2.2.2 不同 K 值下的单位阶跃响应曲线1)K=7.5 时
16、，系统的闭环传递函数为： 1327.5(1)().Ss用 MATLAB 求系统的单位阶跃响应，绘制出 K=7.5 时的单位阶跃响应曲线图，其程序如下：num1=7.5,7.5; %描述当 K=7.5 时的系统传递函数中分子的多项式系数den1=1,5,1.5,7.5; %描述当 K=7.5 时的系统传递函数中分母的多项式系数t1=0:0.1:15; %选定仿真时间向量，并设计步长y1=step(num1,den1,t1);%求当 K=7.5 时系统单位阶跃响应2）K=10 时，系统的闭环传递函数为： 23210()()54Ss用 MATLAB 求系统的单位阶跃响应，绘制出 K=10 时的单位阶
17、跃响应曲线图，其程序如下：num2=10,10; %描述当 K=10 时的系统传递函数中分子的多项式系数den2=1,5,4,10; %描述当 K=10 时的系统传递函数中分母的多项式系数y2=step(num2,den2,t1); %求当 K=10 时系统单位阶跃响应武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书113）K=20 时，系统的闭环传递函数为：20145)(233ss用 MATLAB 求系统的单位阶跃响应，绘制出 K=20 时的单位阶跃响应曲线图，其程序如下：num3=20,20; %描述当 K=20 时的系统传递函数中分子的多项式系数den3=1,5,14,20; %描述当 K=20
18、时的系统传递函数中分母的多项式系数y3=step(num3,den3,t1); %求当 K=20 时系统单位阶跃响应4）单位阶跃响应曲线plot(t1,y1,:r,t1,y2,g.,t1,y3,b),xlabel(t),ylabel(c(t),title(不同 K 值时单位阶跃响应),grid;%以 x 为横坐标，分别以 y 为纵坐标，画出 y1、y2、y3 多重折线，如图 5 所示：0 5 10 15-1-0.500.511.522.53tc(t)、K、K=5K=10K=20武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书12图5 单位阶跃响应曲线2.2.2.3 不同 k 值下的系统动态性能指标1）K
19、=7.5 时利用 ltiview 命令观察和读出系统单位阶跃响应时的暂态性能指标，MATLAB 程序如下：num1=7.5,7.5; %描述当 K=7.5 时的系统传递函数中分子的多项式系数den1=1,5,1.5,7.5; %描述当 K=7.5 时的系统传递函数中分母的多项式系数step(num1,den1); %求当 K=7.5 时系统单位阶跃响应sys1=tf(num1,den1); %生成当 K=7.5 时的传递函数ltiview(sys1); %对 sys1 进行仿真grid on;图 6 K=7.5时的单位阶跃响应从图 6可以看出，当 K=7.5 时，系统的单位阶跃响应为等幅振荡，
20、处于无阻尼状态。2)K=10 时武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书13利用 ltiview 命令观察和读出系统单位阶跃响应时的暂态性能指标，MATLAB 程序如下：num2=10,10; %描述当 K=10 时的系统传递函数中分子的多项式系数den2=1,5,4,10; %描述当 K=10 时的系统传递函数中分母的多项式系数step(num2,den2); %求当 K=10 时系统单位阶跃响应sys2=tf(num2,den2); %生成当 K=10 时的传递函数ltiview(sys2); %对 sys2 进行仿真grid on;图 7 K=10时的单位阶跃响应当光标移到对应点后，在如图
21、 7 浮出的文本框中可读出数据，列出如下：上升时间： str647.0峰值时间： p51超调量： %9调节时间： （ ）st7.30s.05武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书143)K=20 时利用 ltiview 命令观察和读出系统单位阶跃响应时的暂态性能指标，MATLAB 程序如下：num3=20,20; %描述当 K=20 时的系统传递函数中分子的多项式系数den3=1,5,14,20; %描述当 K=20 时的系统传递函数中分母的多项式系数step(num3,den3); %求当 K=20 时系统单位阶跃响应sys3=tf(num3,den3); %生成当 K=20 时的传递函数l
22、tiview(sys3); %对 sys3 进行仿真grid on;图 8 K=30时的单位阶跃响应当光标移到对应点后，在浮出的文本框中可读出数据，列出如下：上升时间： str43.0峰值时间： p95超调量： %78武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书15调节时间： （ ）st52.s0.5由上述数据可以看出，在 K7.5时，适当增大 K的值，上升时间、超调时间、超调量、调节时间都减少了，改善了系统的暂态性能，加快了系统的响应速度；同时提高了系统的开环增益，减小系统的稳态误差，从而提高系统的控制精度。2.3 PI 控制参数设计2.3.1 加入 PI 控制器后系统稳定性分析当 D(s)=D2
23、(s),G(s)=G2(s)时，系统结构图如图 9所示。图 9 加入 PI控制器的系统结构图系统的开环传递函数为： 321()()()I IKKSGsHS则其闭环传递函数为： 3232()()1 ()1I II IKSsSsKGHS 系统的闭环特征方程为：，32()()0IDsS可以列出劳斯表，如表 3：表 3 加入 PI控制器后系统的劳斯阵武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书163s1 K+223 1K1s2I001K0劳斯判据中要满足系统稳定则劳斯表第一列必需满足符号相同。即：0631k所以系统稳定的条件为： 稳定时的允许区域如图 10：图 10 和 允许范围图Ki当输入信号为单位阶跃信
24、号 时Ut1isiS系统的误差系数为： 3200lim()liIpssKKGHS系统的稳态误差为：武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书1701()lim()0ssPReEK2.3.2 加入 PI 控制器后系统动态性能指标计算由上述可知，系统稳定的条件为 。分别取 ；63010,5IK； 的情况下求取系统的闭特征根。10,5IK,5IK2.3.2.1 不同 K 和 值下的系统闭环特征根11） 时，系统的闭环传递函数为：0,5I1325()sSS通过 MATLAB 的 roots 命令求取系统闭环特征根，其程序如下：den=1,3,2,5; %描述系统传递函数中分母的多项式系数roots(den
25、); %求系统特征根其运行结果如下：ans =-2.9042 -0.0479 + 1.3112i -0.0479 - 1.3112i当 时：0,5IK。12 3.94.791.2,0.4791.32SSjSj2） 时，系统的闭环传递函数为：0,5I232105()Ss通过 MATLAB 的 roots 命令求取系统闭环特征根，其程序如下：den=1,3,12,5; %描述系统传递函数中分母的多项式系数roots(den); %求系统特征根其运行结果如下：ans =-0.4618 -1.2691 + 3.0360i -1.2691 - 3.0360i当 时：10,5IK。2 3.468.691.
26、0,1.2693.0SSjSj武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书183） 时，系统的闭环传递函数为：5,IK3325()7Ss通过 MATLAB 的 roots 命令求取系统闭环特征根，其程序如下：den=1,3,7,5; %描述系统传递函数中分母的多项式系数roots(den); %求系统特征根其运行结果如下：ans =-1.0000 -1.0000+2.0000i -1.0000-2.0000i当 时： 。5,IK123,12SjSj2.3.2.2 不同 K 值下的单位阶跃响应曲线1) 时，系统的闭环传递函数为：0,5I1327.5(1)().Ss用 MATLAB 求系统的单位阶跃响应
27、，绘制出 时的单位阶跃响0,5IK应曲线图，其程序如下：num1=5; %描述系统传递函数中分子的多项式系数den1=1,3,2,5; %描述系统传递函数中分母的多项式系数t1=0:0.1:10; %选定仿真时间向量，并设计步长y1=step(num1,den1,t1); %求系统单位阶跃响应2) 时，系统的闭环传递函数为：10,5IK232105()Ss用 MATLAB 求系统的单位阶跃响应，绘制出 时的单位阶跃响10,5IK应曲线图，其程序如下：num2=10,5; %描述的系统传递函数中分子的多项式系数den2=1,3,12,5; %描述系统传递函数中分母的多项式系数y2=step(nu
28、m2,den2,t1); %求系统单位阶跃响应武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书193) 时，系统的闭环传递函数为：5,IK3325()7Ss用 MATLAB 求系统的单位阶跃响应，绘制出 时的单位阶跃响5,IK应曲线图，其程序如下：num3=5,5; %描述系统传递函数中分子的多项式系数den3=1,3,7,5; %描述系统传递函数中分母的多项式系数y3=step(num3,den3,t1); %求系统单位阶跃响应4）单位阶跃响应曲线plot(t1,y1,:r,t1,y2,g.,t1,y3,b),xlabel(t),ylabel(c(t),title(不同 K、Ki 值时单位阶跃响应),
29、grid; %以 x 为横坐标，分别以 y 为纵坐标，画出 y1、y2、y3 多重折线。其结果如图 11所示：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1000.20.40.60.811.21.41.61.82tc(t)、 K、 Ki、K=0,Ki=5K=10,Ki=5K=5,Ki=5武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书20图11 单位阶跃响应曲线2.3.2.3 不同 k 值下的系统动态性能指标1) 时0,5IK利用 ltiview 命令观察和读出系统单位阶跃响应时的暂态性能指标，MATLAB 程序如下：num1=5; %描述当 K=0,Ki=5 时的系统传递函数中分子的多项式系数den1=1
30、,3,2,5; %描述当 K=0,Ki=5 时的系统传递函数中分母的多项式系数step(num1,den1); %求当 K=0,Ki=5 时系统单位阶跃响应sys1=tf(num1,den1); %生成当 K=0,Ki=5 时的传递函数ltiview(sys1); %对 sys1 进行仿真grid on;Step ResponseTime (seconds)Amplitude0 20 40 60 80 100 1200.20.40.60.811.21.41.61.82System: sysTime (seconds): 2.73Amplitude: 1.81System: sysTime (s
31、econds): 1.56Amplitude: 1System: sysTime (seconds): 97.5Amplitude: 1图 12 K=0，Ki=5 时的单位阶跃响应当光标移到对应点后，在浮出的文本框中可读出数据，列出如下：武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书21上升时间： str56.1峰值时间： p732超调量： %8调节时间： （ ）st5.9s0.2) 时10,5IK利用 ltiview 命令观察和读出系统单位阶跃响应时的暂态性能指标，MATLAB 程序如下：num2=10,5; %描述当 K=10,Ki=20 时的系统传递函数中分子的多项式系数den2=1,3,12,
32、5; %描述当 K=10,Ki=20 时的系统传递函数中分母的多项式系数step(num2,den2); %求当 K=10,Ki=20 时系统单位阶跃响应sys2=tf(num2,den2); %生成当 K=10,Ki=20 时的传递函数ltiview(sys2); %对 sys2 进行仿真grid on;Step ResponseTime (seconds)Amplitude0 1 2 3 4 5 6 7 800.20.40.60.811.21.4System: sysTime (seconds): 0.701Amplitude: 1System: sysTime (seconds): 1.
33、03Amplitude: 1.19System: sysTime (seconds): 5.07Amplitude: 0.993图 13 K=10，Ki=5 时的单位阶跃响应武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书22当光标移到对应点后，在浮出的文本框中可读出数据，列出如下：上升时间： str701.峰值时间： p3超调量： %9调节时间： （ ）st07.5s.53） 时5,IK利用 ltiview 命令观察和读出系统单位阶跃响应时的暂态性能指标，MATLAB 程序如下：num3=5,5; %描述当 K=10,Ki=1 时的系统传递函数中分子的多项式系数den3=1,3,7,5; %描述当 K
34、=10,Ki=1 时的系统传递函数中分母的多项式系数step(num3,den3); %求当 K=10,Ki=1 时系统单位阶跃响应sys3=tf(num3,den3); %生成当 K=10,Ki=1 时的传递函数ltiview(sys3); %对 sys3 进行仿真grid on;Step ResponseTime (seconds)Amplitude0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 500.20.40.60.811.21.4 System: sysTime (seconds): 1.54Amplitude: 1.21System: sysTime (seconds
35、): 1.02Amplitude: 1System: sysTime (seconds): 4.16Amplitude: 1武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书23图 14 K=5，Ki=5 时的单位阶跃响应当光标移到对应点后，在浮出的文本框中可读出数据，列出如下：上升时间： str02.1峰值时间： p54超调量： %调节时间： （ ）st16.s0.52.3.2.4 不同 k 值下的系统动态性能指标取 ，通过 MATLAB绘制波特图，程序如下：10,5IKnum=10,5; %描述当 K=10,Ki=5 时的系统传递函数中分子的多项式系数den=1,3,12,5; %描述当 K=10,K
36、i=5 时的系统传递函数中分母的多项式系数margin(num,den); %生成当 K=10,Ki=5 时的系统的伯德图grid on; %生成网格-60-40-20020Magnitude (dB)10-1 100 101 102-180-135-90-450Phase (deg)Bode DiagramGm = Inf dB (at Inf rad/s) , Pm = 71 deg (at 3.74 rad/s)Frequency (rad/s)图 15 K=10，Ki=5 时系统的伯德图从图 15，我们可以看到系统的相位裕度为： 7武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书24由上图，我们
37、可以看出随着 的绝对值接近零，系统的超调量在减少，/IK提高了系统的反应速度，增加的零点 越靠近虚轴其作用越明显。进/IS入积分调节，由于增加了一个位于原点的极点，会使系统稳定性下降，系统暂态响应变慢，但只要积分常数 足够大，即 足够小，新增的零点iTI的值就会更加接近零，PI 控制器对系统稳定性、暂态性的影响也会/ISK减缓。3.P 和 PI 控制特点的比较3.1 比例（P）控制器：比例（P）控制器改变信号的增益而不影响其相位。加入串联比例环节后中，加大了控制器增益 K，可以提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差，从而提高系统的控制精度。适当增大 K的值，上升时间、超调时间、超调量、调节时间
38、都减少了，改善了系统的暂态性能，加快了系统的响应速度。3.2 比例-积分（PI）控制器：加入串联的比例积分(PI)环节后，相当于在系统中增加了一个位于原点的开环极点，这可以提高系统的型别，以消除或减小系统的稳态误差，改善系统的稳态性能；但是进入积分调节，由于位于原点的极点的存在，会使系统稳定性下降，系统暂态响应变慢，这时 PI控制器增加的位于 S左边平面的一个开环零点就会发挥作用，它会减少系统阻尼程度，缓和新增极点对系统稳定性和动态性能的影响，只要积分常数 足够大，即 足够小，新增的零点iTIK的值就会更加接近零，PI 控制器对系统稳定性、暂态性的影响也会/ISK减缓。武汉理工大学自动控制原理
39、课程设计说明书254.心得体会自动控制原理是一门综合学科，它的目的是在不需要人直接参与的情况下，通过各种控制手段使被控对象达到某种状态和性能，强调的是控制的方法和过程。在很多领域中都能看到它的身影，如生产过程，化工过程，生物学过程或社会经历领域。在课堂的学习上，我们学到了怎么设计控制系统的数学模型，利用时域分析法、根轨迹法、频域分析法三种方法分析控制系统，还有线性系统的校正方法，线性离散控制系统采样与分析和非线性控制系统的分析方法。学了这么多理论知识，对于怎么应用到实际情况有点苦恼，课设正好提供了机会，在课程设计中，因为需要用到 Matlab软件，因为之前没有用过，正好借这次机会学习。Matl
40、ab 简单易用，给设计带来了很多方便，简单编写程序就武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书26可以得到结果，比平时的手算更加便捷。在做课程设计之前，对于书本各章节的理论知识掌握得并不连贯，因为设计系统需要建模分析，重复校正，不断的翻书查看定义公式，开始熟悉的掌握各种分析方法的使用。直到完成最后对比例环节和比例积分环节的分析，学到了很多东西。自控这门课就像 Matlab这个简单易用而功能强大的软件一样，通过一系列步骤的分析后达到需要的效果，实现无人控制，功能十分强大。学习就应该理论结合实际和动手操作，这样才能更好的理解理论知识，作为自动化学生，自动控制就是我们的根本，很高兴能够学好这门课。武汉理工大学自动控制原理课程设计说明书275.参考文献1王万良. 自动控制原理(第一版) M. 北京：高等教育出版社，20082胡寿松. 自动控制原理(第五版) M. 北京：科学出版社，20073 新民著.自动控制原理与系统.北京：电子工业出版社，2003.44 葛哲学.精通 MATLAB.电子工业出版社,2008
