PID控制器的参数分析和整定研究.doc

摘 要:随着工业生产的发展，于20世纪30年代，美国率先开始使用PID调节器，它比直接作用式调节器具有更好的控制效果，因而很快得到了工业界的认可．至今，在所有生产过程控制中，大部分的回路仍采用结构简单、鲁棒性强的PID控制或改进型PID控制策略．PID控制作为一种经典的控制方法，几乎遍及了整个工业自动化领域，是实际工业生产过程正常运行的基本保证；控制器的性能直接关系到生产过程的平稳高效运行以及产品的最终质量，因此控制系统的设计主要体现在控制器参数的整定上．

PID控制算法作为最通用的控制方法，对它的参数整定有许多方法；对于不同的控制要求、不同的系统先验知识，考虑用不同的方法，这些算法既要考虑到收敛性、直观、简单易用，还要综合负载干扰、过程变化的影响，并能根据尽可能少的信息和计算量，给出较好的结果．

针对PID参数复杂烦琐的整定过程这一问题，基于MATLAB /Simulink仿真环境，模拟工程临界比例度法的PID参数整定策略和步骤，不失为一种简单有效的PID参数整定方法．与通常的整定方法比较，其优点是非常直观、完全可视化操作．仿真结果表明该方法具有良好的收敛性，使得控制系统动态性能得到有效改善，并且很大程度上减少了工作量．通过仿真实例验证了该方法的有效性．

关键词：PID控制；参数整定；MATLAB /Simulink；临界比例度法

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论-1

1.1 PID控制的发展历程-1

1.2 PID控制面临的挑战与机遇-2

1.3 选题背景和意义-3

1.4 本文工作-4

第2章 PID基本理论-5

2.1 PID控制的原理和特点-5

2.2 PID控制算法的特点-6

2.3 控制器参数对控制系统性能的影响-6

2.3.1 比例作用对控制系统性能的影响-6

2.3.2 积分作用对控制系统性能的影响-7

2.3.3 微分作用对控制系统性能的影响-8

2.3.4 系统控制规律的选择-9

第3章 PID控制器的参数整定-11

3.1 经验凑试法-11

3.1.1 方法一-12

3.1.2 方法二-12

3.1.3 看曲线整定参数-12

3.1.4 PID手动调节法-12

3.2 稳定边界法-15

3.2.1 稳定边界法简介-15

3.2.2 整定方法-15

3.2.3 注意事项-16

3.3 衰减曲线法-16

3.3.1 衰减曲线法的简介-16

3.3.2 整定方法-16

3.4 动态特性参数法-16

3.4.1 动态特性参数法简介-17

3.4.2 整定方法-17

3.4.3 方法改进-17

3.5 小结-18

第4章 基于MATLAB /simulink的PID参数仿真-19

4.1 临界比例度法进行PID控制器参数整定的仿真实例-19

第5章 结论与展望-23

5.1 结论-23

5.2 不足之处及未来展望-23

参考文献-25

致   谢-25