数字PID控制幅值输出问题

Question

PID的matlab程序如下：求问为什么输出幅值始终大约为1，而不发生改变，是什么原因呢？应该怎么解决这个问题啊？？

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ts=0.001;%采样时间=0.001s

%sys=tf(2652,[1,25,490]);%建立被控对象传递函数
%dsys=c2d(sys,ts,'z');%把传递函数离散化
%[num,den]=tfdata(dsys,'v');%离散化后提取分子、分母
num=[0 -0.00324 0.003325];
den=[1 -1.982 0.9834];

e_1=0 %上一偏差
Ee=0;%偏差累计
u_1=0.0;%上一状态电压
u_2=0.0;
y_1=0;%上一状态输出
y_2=0;
kp=20;%PID参数
ki=6;%;
kd=4;%;
for k=1:10000
time(k)=k*ts;%时间参数
r(k)=2;%给定值
y(k)=-1*den(2)*y_1-den(3)*y_2+num(2)*u_1+num(3)*u_2;
e(k)=r(k)-y(k);%偏差
u(k)=kp*e(k)+ki*Ee+kd*(e(k)-e_1);
if u(k)>16.4
u(k)=16.4;
end
if u(k)<=0
u(k)=0;
end
Ee=Ee+e(k);
u_2=u_1;
u_1=u(k);
y_2=y_1;
y_1=y(k);
e_2=e_1;
e_1=e(k);
end
hold on;
%plot(time,r,'r',time,y,'b',time,u,'g',time,e,'k');%
plot(time,r,'r',time,y,'b');
[kp,ki,kd]
y

Answer 1

原因在于这几句：

if u(k)>16.4
u(k)=16.4;
end

你对PID的控制量做了限制，也就是PID最大输出16.4，得加大PID输出才能跟上你的设定值2.

从传递函数上看你这个系统的增益很大，稳定性很差，从根轨迹图上看离散系统就不是稳定系统，虽然连续系统是稳定的。所以这个PID的控制量稍微一大系统就发散掉了，故程序对控制量做了限制。

去掉上面那几句之后，我粗调了一个Kp=4，Ki=0.05，如下图，控制效果不好，最后能稳定。主要还是控制系统几乎是处于临界稳定状态。