【正文】 文獻(xiàn)翻譯：導(dǎo)言介紹MATLAB是一個(gè)高級(jí)技術(shù)計(jì)算的語言和交互式環(huán)境為算法發(fā)展、數(shù)據(jù)形象化、數(shù)據(jù)分析和數(shù)字計(jì)算，使用MATLAB，您能快速地解決技術(shù)計(jì)算的問題比以傳統(tǒng)編程語言，例如C，C++和FORTRAN。re ready to deploy your application, the MathWorks offers a number of different options that allow you to either convert or interface your MATLAB application to other environments including C/C++ and the Web. MATLAB is the most productive development environment for creating scientific and engineering applications because it offers powerful tools for every step in the process to reduce your overall development time.Use MATLAB is a highperformance language for technical puting. It integrates putation, visualization, and programming in an easytouse environment where problems and solutions are expressed in familiar mathematical notation. Typical uses include ? Math and putation ? Algorithm development ? Data acquisition ? Modeling, simulation, and prototyping ? Data analysis, exploration, and visualization ? Scientific and engineering graphics ? Application development, including graphical user interface buildingCompiled files Type The MATLAB Compiler takes Mfiles as input and generates C or C++ source code or Pcode as output. The MATLAB Compiler can generate these kinds of source code:?C source code for building MEXfiles.?C or C++ source code for bining with other modules to form standaloneapplications. Standalone applications do not require MATLAB at runtime。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我得到了馬中武老師的悉心指導(dǎo)和幫助。在這次設(shè)計(jì)過程中，我明顯感覺到自己在許多方面存在不足，譬如，對(duì)Word的熟練使用，對(duì)MATLAB軟件的應(yīng)用，對(duì)PID控制器的認(rèn)識(shí)，電烤爐的了解等等。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我的任務(wù)是完成PID溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（MATLAB）。李林靜．基于單片機(jī)的爐溫控制系統(tǒng)[J]．便用機(jī)械，2004,1:5052.2129.[6] 鄂景華,自動(dòng)控制原理[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,1996. [7] [M].清華大學(xué)出版社,2000.[8]在第一章緒論中說明了溫度控制的意義，MATLAB軟件的應(yīng)用以及在這個(gè)方面的發(fā)展趨勢。 在本設(shè)計(jì)中， 400秒到430秒之間加入一個(gè)+50的干擾（暫態(tài)干擾），如下圖所示：317 干擾曲線圖318是在Simulink中創(chuàng)建的帶干擾的電烤箱 PID控制系統(tǒng)的仿真結(jié)構(gòu)圖：318 帶干擾的電烤箱的PID控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖319 帶干擾的電烤箱的PID控制響應(yīng)曲線 上圖為帶干擾的電烤箱的PID控制響應(yīng)曲線 ，從圖中可以看到再加入干擾后系統(tǒng)的PID控制能較好的抑制這種干擾，在干擾過后，很快就能恢復(fù)到目標(biāo)值。利用系統(tǒng)辨識(shí)出來的轉(zhuǎn)移函數(shù)，使用MATLAB軟件去做系統(tǒng)仿真。表32 ZieglerNichols第二個(gè)調(diào)整法則建議PID調(diào)整值controllerPPI()*PID()*2L 為本專題將經(jīng)驗(yàn)公式修正后之值 上表32為延遲時(shí)間。以下為Relay feedback臨界震蕩增益求法 （31）ａ：振幅大小?。洌弘妷褐祱D3－7在線調(diào)整法示意圖 在不知道系統(tǒng)轉(zhuǎn)移函數(shù)的情況下，以在線調(diào)整法，直接于PID控制器做調(diào)整，亦即PID控制器里的I值與D值設(shè)為零，只調(diào)P值讓系統(tǒng)產(chǎn)生震蕩，這時(shí)的P值為臨界震蕩增益Ｋv，之后震蕩周期也可算出來，只不過在線調(diào)整實(shí)務(wù)上與系統(tǒng)仿真差別在于在實(shí)務(wù)上處理比較麻煩，要在PID控制器輸出信號(hào)端在串接電流表，即可觀察所調(diào)出的P值是否會(huì)震蕩，雖然比較上一個(gè)Relay feedback法是可免除拆裝Relay的麻煩，但是就經(jīng)驗(yàn)而言在實(shí)務(wù)上線上調(diào)整法效果會(huì)較Relay feedback 差，在線調(diào)整法也可在計(jì)算機(jī)做出仿真調(diào)出PID值，可是前提之下如果在計(jì)算機(jī)使用在線調(diào)整法還需把系統(tǒng)轉(zhuǎn)移函數(shù)辨識(shí)出來，但是實(shí)務(wù)上與在計(jì)算機(jī)仿真相同之處是PID值求法還是需要用到調(diào)整法則ZieglerNichols經(jīng)驗(yàn)法則去調(diào)整，與Relay feedback的經(jīng)驗(yàn)法則一樣，調(diào)出PID值。圖34 Simulink繪出的反饋方塊圖Step 2:讓Relay做OnOff動(dòng)作，將系統(tǒng)擾動(dòng)（OnOff動(dòng)作，將以 177。前提是要由系統(tǒng)辨識(shí)出轉(zhuǎn)移函數(shù)才可以使用波德圖法和根軌跡法，如下圖32所示。轉(zhuǎn)移函數(shù)在用系統(tǒng)辨識(shí)方法辨識(shí)出來，之后輸入指令算出PID值。 PID參數(shù)整定法概述 PID參數(shù)整定方法1. Relay feedback ：利用Relay 的 onoff 控制方式，讓系統(tǒng)產(chǎn)生一定的周期震蕩，再用ZieglerNichols調(diào)整法則去把PID值求出來。第三章 PID最佳調(diào)整法與系統(tǒng)仿真 PID作為經(jīng)典控制理論，其關(guān)鍵問題在于PID參數(shù)的設(shè)定。解決的辦法是使克服誤差的作用的變化有些“超前”，即在誤差接近零時(shí)，克服誤差的作用就應(yīng)該是零。 因此，比例加積分（PI）控制器，可以使系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 對(duì)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個(gè)控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)。 P、I、D控制 （P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。 當(dāng)被控對(duì)象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時(shí)，控制理論的其他設(shè)計(jì)技術(shù)難以使用，系統(tǒng)得到控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時(shí)應(yīng)用PID最為方便。具體用科恩庫恩（CohnCoon）公式確定近似傳遞函數(shù)[89]。理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:電加熱裝置是一個(gè)具有自平衡能力的對(duì)象，可用二階系統(tǒng)純滯后環(huán)節(jié)來描述。本文的被控對(duì)象為某公司生產(chǎn)的型號(hào)為 CK8的電烤箱，其工作頻率為 50HZ，總功率為 600W，工作范圍為室溫 20℃250℃。其仿真結(jié)果是否可用，取決于數(shù)學(xué)模型正確與否，因此要注意數(shù)學(xué)模型的極值要準(zhǔn)確的輸入系統(tǒng)參數(shù)。 MATLAB簡介 MATLAB軟件包，是一種功能強(qiáng)、效率高、便于進(jìn)行科學(xué)和過程計(jì)算的交互式軟件包。 (4) 智能控制器具有變結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。它適用于含有復(fù)雜性、不完全性、模糊性、不確定性和不存在己知算法的生產(chǎn)過程。第三類:智能控制方案 智能控制方案是一類無需人的干預(yù)就能夠針對(duì)控制對(duì)象的狀態(tài)自動(dòng)地調(diào)節(jié)控制規(guī)律以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)的控制策略。這類設(shè)計(jì)方案適用范圍廣，適合于多輸入多輸出系統(tǒng)、某些非線性時(shí)變系統(tǒng)和一些具有隨機(jī)擾動(dòng)的系統(tǒng)。基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案是建立在對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部模型的描述之上的。其主要的設(shè)計(jì)方法有最小拍控制算法、根軌跡法、模型跟蹤法、達(dá)林算法和 Smith 預(yù)估器算法等。將模擬控制器轉(zhuǎn)換成數(shù)字控制器是用離散時(shí)間近似方法將一連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)的控制規(guī)律離散為數(shù)字控制器的控制規(guī)律，其中為確保數(shù)字控制器與模擬控制器的近似，要適當(dāng)選擇采樣周期。 第一類:經(jīng)典控制方案 經(jīng)典控制方案可分為數(shù)字控制器的間接設(shè)計(jì)方案和數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方案。由于計(jì)算機(jī)具有高速的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理功能和大容量存貯信息的能力，使得此類系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)， 而且可以采用先進(jìn)的控制算法以進(jìn)一步提高控制性能。對(duì)于較復(fù)雜的系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，控制精度不高。 第二階段:單元組合式儀表。 我國的溫度控制系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個(gè)階段[1]： 第一階段：基地式儀表。另一方面也是基于控制實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的需求，將其用于對(duì)實(shí)驗(yàn)電烤箱溫度進(jìn)行控制，達(dá)到調(diào)節(jié)時(shí)間短、超調(diào)量為零且穩(wěn)態(tài)誤差在177。另外在各高等院校的實(shí)驗(yàn)室中，無不將溫度作為被控參數(shù)，構(gòu)成微機(jī)測控系統(tǒng)，供學(xué)生作綜合實(shí)驗(yàn)或課程設(shè)計(jì)。MATLAB 第一章 緒論溫度是生產(chǎn)過程和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中非常普遍而又十分重要的物理參數(shù)。主要參考資料和文獻(xiàn)：[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(bào),2003(5):1619.[2] 王偉,[J].自動(dòng)化學(xué)報(bào), 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(dòng)化網(wǎng).[6] [J].北京工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) 2004.[7] [M].電子工業(yè)出版社,2002.[8] :[M]. 臺(tái)中市:滄海書局出版社 2006.[9] [M].北京:電氣自動(dòng)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(jì)工程[L].2010(3)3336.指導(dǎo)教師意見：簽 名： 年 月 日教研室意見負(fù)責(zé)人簽名：年 月 日學(xué) 院 意 見負(fù)責(zé)人簽名：年 月 日摘 要隨著科技的不斷進(jìn)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(duì)這些被控參數(shù)進(jìn)行控制已成為當(dāng)今的主流。四月份：開始對(duì)PID控制器進(jìn)行實(shí)際的設(shè)計(jì)和開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在MATLAB的環(huán)境下設(shè)計(jì)PID控制器的任務(wù)。(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(shí)法以及波德圖法及根軌跡法。PID控制中一個(gè)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(shí)間、微分時(shí)間）的整定。但這樣的系統(tǒng)如果不做任何的系統(tǒng)改造很難達(dá)到最佳的控制效果，比如快速性穩(wěn)定性準(zhǔn)確性等。PID控制器（亦稱調(diào)節(jié)器）及其改進(jìn)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(jìn)型包含在內(nèi)則超過90%）。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。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(jī)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。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(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。編號(hào) 0814143 畢業(yè)論文 題 目：PID控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真（MATLAB） 30畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。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(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（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