串级PID控制器的设计与仿真.doc

摘要：在控制系统中由于比例、积分、微分他们三个部分的性能，在系统中的作用几乎都是相互补充的，各有各的优缺点，所以在实际的工程应用中，这三个部分叠加起来将会大大提高系统的快速性和稳定性，改善系统的综合品质，这三个部分叠加起来的控制系统成为PID控制器，这种控制器目前是最为广泛使用的一种。里面含有可以自动调节和处理的控制处理部分，可以大大降低外界扰动对系统的干扰。同时，这种控制系统的自适应性非常的强，它可以自发的调整系统中产生的误差，使其控制在一定的范围之内，这种控制非常适用于当操作者不能完全掌握被控对象的结构和参数时的这种情况，如果系统不可以自发的调整其内部产生的一系列问题，PID控制里面也分好几种，包括有PI和PD控制，这两种控制系统也是各有各的优缺点。 串级控制系统具备较好的抗干扰能力、快速性、适应性和控制质量，因此在复杂的过程控制工业中得到了较为广泛的应用．

PID控制器通常都具有简单的系统结构、很强的适应性、广泛的应用性这三大突出优点。然而单纯的利用PID控制往往不能使控制结果达到令人满意的程度，针对具有时变性和非线性的控制对象，传统的PID控制更是不尽人意。对于传统的PID控制而言，其参数往往难以精确的确定，而且对于对象的数学模型的依赖度很强，没有很好的适应性，对复杂系统的控制基本不能保证系统控制的精度。针对工业控制领域中存在的大滞后系统，如果单纯的采用传统的PID控制往往很难获得满意的期望的控制效果，尤其是在复杂的过程控制中效率更加低下。但是由于串级PID控制器具有良好的抗干扰能力，快速性和适用性，在改善控制品质方面有其独到之处，因而在生产过程中，应用更加的广泛。

关键字：串级，PID控制器，工业控制，应用

目录

摘要

ABSTRACT

引言-1

1 自动控制系统简介-2

1.1 自动控制系统-2

1.1.1 开环控制系统-2

1.1.2 闭环控制系统-2

1.2 反馈控制原理-2

1.3 反馈控制系统的基本组成-2

2 PID控制器工作原理-4

2.1 PID控制器简介-4

2.1.1 比例（P）控制-4

2.1.2 比例积分（PI）控制-4

2.1.3 比例微分（PD）控制-4

2.1.4 比例积分微分（PID）控制-4

3 串级控制系统-8

3.1 串级控制的基本概念-8

3.2 串级控制系统的原理-8

3.3 串级控制系统的特点-8

3.4 串级控制主、副控制器的设计-11

3.5 串级PID 控制器-12

4 软件设计-13

4.1 MATLAB软件-13

4.1.1 MATLAB的主要特点-13

4.2 MATLAB的新增功能-13

5 串级PID的设计与仿真-15

5.1 串级PID控制原理-15

5.2 串级控制的主要优点：-15

5.3 程序流程及其分析-16

5.3.1 程序流程图-16

5.3.2 设计仿真图-17

总结与展望-19

致谢-20

参考文献-21