【正文】 優(yōu)點(diǎn)，在本設(shè)計(jì)中對(duì)于電烤箱的溫控系統(tǒng)我們選擇 PID 進(jìn)行控 制。其原因是由于存在較大慣性組件（環(huán)節(jié)）和有滯后的組件，使力圖克服誤差的作用，其變化總是落后于誤差的變化。這樣，即便誤差很小，積分項(xiàng)也會(huì)隨著時(shí)間的增加而加大，它推動(dòng)控制器的輸出增大使穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步減小，知道等于零。 （ I）控制 在積分控制中，控制器的輸出與輸入誤差訊號(hào)成正比關(guān)系。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差利用比例積分微分計(jì)算出控制量，控制器輸出和輸入（誤差）之間的關(guān)系在時(shí)域中如公式（ 26）和（ 27） ： ???? dtteTidt tdeTdteKptu )(1)()(()( （ 26） )()( sESKSKKsUdip ?????? ??? （ 27） 公式中 U(s)和 E（ s） 分別是 u（ t） 和 e（ t） 的拉氏變換，pdd KKT ? ，ipKKTi? ，其中 pK 、 iK 、 dK 分別控制器的比例、積分、微分系數(shù)。 PID 的問世已有 60 多年的歷史了，它以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、工作可靠、調(diào)整方便，而成為工業(yè)控制主要和可靠的技術(shù)工具 [10]。 所以， 電烤箱模型的傳遞函數(shù)為 ： 1)( ??? ?TS eKSG s? （ 21） 式（ 21）中 K對(duì)象的靜態(tài)增益 T對(duì)象的時(shí)間常數(shù) τ 對(duì)象的純滯后時(shí)間 目前工程上常用的方法是對(duì)過程對(duì)象施加階躍輸入信號(hào)，測(cè)取過程對(duì)象的階躍響 應(yīng)，然后由階躍響應(yīng)曲線確定過程的近似傳遞函數(shù)。 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，控制對(duì)象各種各樣?？刂葡到y(tǒng)使被控制對(duì)象趨于某種需要的穩(wěn)定狀態(tài)。本論文設(shè)計(jì)中 PID 參數(shù)整定用到的是 Matlab 中 SIMULINK,它是一個(gè)強(qiáng)大的軟件包，在液壓系統(tǒng)仿真中只需要做數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)工作，用SIMULINK 對(duì)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)進(jìn)行仿真，可以預(yù)知效果檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性，未涉及人員提供參考 [7]。 并用 MATLAB(Matrix Laboratory)軟件包來對(duì)溫控 系統(tǒng)進(jìn)行仿真運(yùn)行。這是因?yàn)槿说乃季S具有非線性，作為模仿人的思維進(jìn)行決策的智能控制也具有非線性的特點(diǎn)。 智能控制系統(tǒng)有以下一些特點(diǎn)： (l) 智能控制系統(tǒng)一般具有以知識(shí)表示的非數(shù)學(xué)廣義模型和以數(shù)學(xué)模型表示的混合控制過程。對(duì)于許多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，隨機(jī)干擾因素多而不易獲取對(duì)象模型形式的系統(tǒng)，這類方法的使用受到了限制。此類設(shè)計(jì)方案主要有 :系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)控制、自校正控制等。狀態(tài)空間法本質(zhì)上是一種時(shí)域的方法，它不僅描述了系統(tǒng)的外部特性，而且描述和提示了系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)和性能。其目標(biāo)是要設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字控制器使閉環(huán)系統(tǒng)達(dá)到所要求的性能 ,實(shí)現(xiàn)的方法基本上可 以看成是極點(diǎn)配置問題。 PID 控制器具有原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。溫度微機(jī)控制系統(tǒng)常用的控制方案有以下三類 [35]:經(jīng)典控制方案、基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案和智能控制方案。溫度微機(jī)控制系統(tǒng)取代模擬控制系統(tǒng)，克服了其調(diào)節(jié)精度差、可靠性不高的缺點(diǎn)。 以上兩個(gè)階段，無論是基地式儀表階段，還是單元組合式儀表階 段，都是利用各種儀表對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)節(jié)、控制?；厥絻x表一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，它們的功能僅限于 單回路控制且控制精度低。其計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)已采用集散系統(tǒng)和分布式系統(tǒng)的形式，大部分配有先進(jìn)的控制算法，能夠獲得較好的工藝性能指標(biāo)。在關(guān)于溫度控制的絕大部分文獻(xiàn)資料中，控制結(jié)果都是有超調(diào)的，而且很多時(shí)候超調(diào)量較大，本論文是基于這一特點(diǎn)，研究一種控制方案，將其用于大部分溫控場(chǎng)合， 都能達(dá)到零超調(diào)，且調(diào)節(jié)時(shí)間快，穩(wěn)態(tài)誤差也非常小的理想效果。 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)。 controller。 論文打印以及答辯工作地準(zhǔn)備。 查找相關(guān) PID 控制器的應(yīng)用實(shí)例，尤其是溫度控制器的實(shí)例，以便完成最終的實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)。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(jì) 其中包含系統(tǒng)辨識(shí)、系統(tǒng)特性圖、系統(tǒng)辨識(shí)方法的設(shè)計(jì)和選擇。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(qiáng)的生命力。 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。 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。 畢業(yè)論文 題 目： PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真（ MATLAB） 目錄 摘 要 ....................................................................................................................................... 1 Abstract .................................................................................................................................... 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 工業(yè)溫度控制發(fā)展簡(jiǎn)介 ........................................................................................ 1 溫度微機(jī)控制系統(tǒng)控制方案 ................................................................................. 2 MATLAB 簡(jiǎn)介 ............................................................................................................... 4 第二章 被控對(duì)象及控制策略 ..................................................................................................... 4 被控對(duì)象 ....................................................................................................................... 5 控制策略 ...................................................................................................................... 6 比例、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 針對(duì)無轉(zhuǎn)移函數(shù)的 PID 調(diào)整法 ...................................................................................... 11 Relay feedback 調(diào)整法 ......................................................................................... 11 Relay feedback 在計(jì)算機(jī)做仿真 ..........................................................................12 在線調(diào)整法 .........................................................................................................13 在線調(diào)整法在計(jì)算機(jī)做仿真 ................................................................................14 針對(duì)有轉(zhuǎn)移函數(shù)的 PID 調(diào)整方法 ..................................................................................15 系統(tǒng)辨識(shí)法 .........................................................................................................15 波德圖法及根軌跡法 ...........................................................................................17 仿真結(jié)果及分析 ...........................................................................................................17 總 結(jié) ......................................................................................................................................20 參考文獻(xiàn) ..................................................................................................................................21 致 謝 ......................................................................................................................................22 河西學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè) 設(shè) 計(jì) ，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行 設(shè)計(jì) 工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本 設(shè)計(jì) 不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 作者簽名： 二〇 年 月 日 河西學(xué)