【正文】 編號 0814143 畢業(yè)論文 題 目：PID控制系統(tǒng)的設(shè)計及仿真（MATLAB） 30畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日目錄摘 要 1Abstract 2第一章 緒論 1 課題意義及來源 1 溫度控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 1 1 2 MATLAB簡介 4第二章 被控對象及控制策略 5 5 控制策略 積分、微分 6 P、I、D控制 8第三章 PID最佳調(diào)整法與系統(tǒng)仿真 10 PID參數(shù)整定法概述 10 PID參數(shù)整定方法 10 PID調(diào)整方式 10 11 Relay feedback調(diào)整法 11 Relay feedback 在計算機做仿真 12 13 14 針對有轉(zhuǎn)移函數(shù)的PID調(diào)整方法 15 15 17 仿真結(jié)果及分析 17總 結(jié) 20參考文獻 21致 謝 22河西學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨立進行設(shè)計工作所取得的成果，成果不存在知識產(chǎn)權(quán)爭議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體均已在文中以明確方式標明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 二〇 年 月 日河西學(xué)院本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告論文題目PID溫控系統(tǒng)的設(shè)計及仿真(MATLAB)學(xué)生姓名所屬學(xué)院物理與機電工程學(xué)院專業(yè)電氣工程及其自動化年級08級指導(dǎo)教師所在單位河西學(xué)院職稱助教（研究生）開題日期1．本選題的理論、實際意義 　此次所選的課題為基于MATLAB的PID控制器設(shè)計。PID控制是迄今為止最通用的控制方法，大多數(shù)反饋回路用該方法或其較小的變形來控制。PID控制器（亦稱調(diào)節(jié)器）及其改進型，因此成為工業(yè)過程控制中最為常見的控制器（至今在全世界過程控制中的84%仍是純PID調(diào)節(jié)器，若改進型包含在內(nèi)則超過90%）。在PID控制器的設(shè)計中，參數(shù)定是最為重要的，隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，對PID參數(shù)的整定大多借助于一些先進的軟件，例如目前得到廣泛應(yīng)用的MATLAB仿真系統(tǒng)。本設(shè)計就是借助此軟件，主要運用Relayfeedback法，線上綜合法和系統(tǒng)辨識法來研究PID控制器的設(shè)計方法，設(shè)計一個應(yīng)用于實際問題中的PID控制器，并通過MATLAB中的虛擬示波器觀察系統(tǒng)完善后在階躍信號下的輸出波形。任何閉環(huán)的控制系統(tǒng)都有它固有的特性，可以有很多種數(shù)學(xué)形式來描述它，如微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間方程等。但這樣的系統(tǒng)如果不做任何的系統(tǒng)改造很難達到最佳的控制效果，比如快速性穩(wěn)定性準確性等。為了達到最佳的控制效果，我們在閉環(huán)系統(tǒng)的中間加入PID控制器并通過調(diào)整PID參數(shù)來改造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性，使其達到理想的控制效果。2．本選題的研究動態(tài)和自己的見解PID調(diào)節(jié)器從問世至今已歷經(jīng)了半個多世紀，在這幾十年中，人們?yōu)樗陌l(fā)展和推廣做出了巨大的努力，使之成為工業(yè)過程控制中主要的和可靠的技術(shù)工具。即使在微處理技術(shù)迅速發(fā)展的今天，過程控制中大部分控制規(guī)律都未能離開PID，這充分說明PID控制仍具有很強的生命力。PID控制中一個至關(guān)重要的問題，就是控制器三參數(shù)（比例系數(shù)、積分時間、微分時間）的整定。整定的好壞不但會影響到控制質(zhì)量，而且還會影響到控制器的魯棒性。論文的主要內(nèi)容、基本要求及其主要的研究方法：本次課題的主要內(nèi)容是通過對理論知識的學(xué)習(xí)和理解的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計一個基于MATLAB技術(shù)的PID控制器設(shè)計，并能最終將其應(yīng)用于一項具體的控制過程中。以下為此次課題的主要內(nèi)容：(1) 完成PID控制系統(tǒng)及PID調(diào)節(jié)部分的設(shè)計其中包含系統(tǒng)辨識、系統(tǒng)特性圖、系統(tǒng)辨識方法的設(shè)計和選擇。(2) PID最佳調(diào)整法與系統(tǒng)仿真其中包含PID參數(shù)整過程，需要用到的相關(guān)方法有： 主要有系統(tǒng)辨識法以及波德圖法及根軌跡法。(3) 將此次設(shè)計過程中完成的PID控制器應(yīng)用的相關(guān)的實例中，體現(xiàn)其控制功能（初步計劃為溫度控制器）論文進度安排和采取的主要措施：三月份：對于MATLAB的使用方法進行系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和并熟練運用MATLAB的運行環(huán)境，爭取能夠熟練運用MATLAB。 查找關(guān)于PID控制器的相關(guān)資料，了解其感念及組成結(jié)構(gòu)，深入進行理論分析，并同步學(xué)習(xí)有關(guān)PID控制器設(shè)計的相關(guān)論文，對其使用的設(shè)計方法進行學(xué)習(xí)和研究。 查找相關(guān)PID控制器的應(yīng)用實例，尤其是溫度控制器的實例，以便完成最終的實際應(yīng)用環(huán)節(jié)。四月份：開始對PID控制器進行實際的設(shè)計和開發(fā)，實現(xiàn)在MATLAB的環(huán)境下設(shè)計PID控制器的任務(wù)。 通過仿真實驗后，在剩余的時間內(nèi)完成其與實際工程應(yīng)用問題的結(jié)合，將其應(yīng)用到實際應(yīng)用中（初步計劃為溫度控制器）。五月份：完成畢業(yè)設(shè)計定稿。 論文打印以及答辯工作地準備。主要參考資料和文獻：[1] 夏紅，賞星耀，宋建成. PID參數(shù)自整定方法綜述[J]. 浙江科技學(xué)院學(xué)報,2003(5):1619.[2] 王偉,[J].自動化學(xué)報, 2003(1):6064.[3] [M].清華大學(xué)出版社,2000.[4] 李言俊,[M].國防工業(yè)出版社,2002.[5] [M].2006,中國自動化網(wǎng).[6] [J].北京工商大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版) 2004.[7] [M].電子工業(yè)出版社,2002.[8] :[M]. 臺中市:滄海書局出版社 2006.[9] [M].北京:電氣自動化新技術(shù)叢書,2002.[10] 《激光與紅外》[M].2011.[11] 張春鵬. [M].2011.[12] 李金堂， 電設(shè)計工程[L].2010(3)3336.指導(dǎo)教師意見：簽 名： 年 月 日教研室意見負責(zé)人簽名：年 月 日學(xué) 院 意 見負責(zé)人簽名：年 月 日摘 要隨著科技的不斷進步，在控制系統(tǒng)中溫度是常用的被控參數(shù)，而采用MATLAB來對這些被控參數(shù)進行控制已成為當今的主流。在PID控制器的設(shè)計中，參數(shù)整定是最為重要的,隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，對PID參數(shù)的整定大多借助于一些先進的軟件，目前得到廣泛應(yīng)用的MATLAB仿真系統(tǒng)本設(shè)計就是借助此軟件主要運用Relayfeedback法，線上綜合法和系統(tǒng)辨識法來研究PID控制器的設(shè)計方法，設(shè)計一個溫控系統(tǒng)的PID控制器，并通過MATLAB中的虛擬示波器觀察系統(tǒng)完善后在階躍信號下的輸出波形，重點比較了在有無干擾信號時所得響應(yīng)曲線的抗干擾性，通過比較得到，在加入干擾信號時，系統(tǒng)的干擾信號能較好的得到抑制，在系統(tǒng)中加入干擾信號是很有必要的，也是可行的。關(guān)鍵詞： PID控制 ；溫控系統(tǒng) ；MATLAB； AbstractAs technology advances, in the control system is the mon was charged with the temperature parameters, and use MATLAB to these controlled parameter control has bee the mainstream of today. In the design of the PID controller, parameters setting is the most important of all, with the rapid development of puter technology, the PID parameters setting by some of the most advanced software, at present of widely used MATLAB simulation system this design is based on the software main use Relayfeedback method, online synthesis and system identification method to study the PID controller design method, design a temperature control system of the PID controller, and through the virtual oscilloscope MATLAB observation system perfect in order after the jump a signal output waveform key pared with or without interference signals from when the response curve antiinterference, by paring get to join jamming signal, the system of interference signals can be good, be suppressed, join in the system is a jamming signal necessary and feasible.Keywords: PID parameter setting。 controller。MATLAB 第一章 緒論溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)實驗中非常普遍而又十分重要的物理參數(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，為了高效地進行生產(chǎn)，必須對生產(chǎn)工藝過程中的主要參數(shù)，如溫度、壓力、流量、速度等進行有效的控制，其中溫度控制在生產(chǎn)過程中占有相當大的比例。準確地測量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。 課題意義及來源在我們的日常生活中也使用微波爐、電烤箱、電熱水器、空調(diào)等家用電器，溫度與我們息息相關(guān)。另外在各高等院校的實驗室中，無不將溫度作為被控參數(shù)，構(gòu)成微機測控系統(tǒng)，供學(xué)生作綜合實驗或課程設(shè)計。可見溫度控制電路廣泛應(yīng)用于社會生活的各個領(lǐng)域，所以對溫度進行控制是非常有必要和有意義的。 可是由于溫度自身的一些特點,如慣性大、滯后現(xiàn)象嚴重、難以建立精確的數(shù)學(xué)模型等,使控制系統(tǒng)性能不佳。在關(guān)于溫度控制的絕大部分文獻資料中，控制結(jié)果都是有超調(diào)的，而且很多時候超調(diào)量較大，本論文是基于這一特點，研究一種控制方案，將其用于大部分溫控場合，都能達到零超調(diào)，且調(diào)節(jié)時間快，穩(wěn)態(tài)誤差也非常小的理想效果。另一方面也是基于控制實驗室建設(shè)的需求，將其用于對實驗電烤箱溫度進行控制，達到調(diào)節(jié)時間短、超調(diào)量為零且穩(wěn)態(tài)誤差在177。1℃內(nèi)的技術(shù)要求。 溫度控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀目前先進國家各種