【正文】 ylabel(39。PID39。r39。 x(2)=error2*error_1+error_2。u_2=u_1。 if u(k)=10 u(k)=10。y_2=。 end end i2。 j。) dy=0。 %plot(t,r,39。 r(2)=1。zoh39。幾個(gè)月來 .李老師給予我很多指導(dǎo)和幫助 .在本人課程學(xué) 習(xí)、課題設(shè)計(jì)、論文寫作的各個(gè)階段都給予了精心指導(dǎo)和無微不至的關(guān)懷 .他治學(xué)態(tài)度和寬厚仁愛的為人風(fēng)范使我深受感染 .對今后的工作和學(xué)習(xí)將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。 通過選擇自整定 控制參數(shù) mK 、 T 和 ? ，使得控制對象的臨界振蕩的幅度控制在允許的范圍之內(nèi)。趨近于穩(wěn)定的時(shí)間較長，調(diào)整時(shí)間較緩慢，但最后還是穩(wěn)定了。 仿真實(shí)例 1： 傳遞函數(shù) ： ? ?? ?1412 10)( ??? sssG 給定值： 1)( ?kr 圖 響應(yīng)曲線法整定參數(shù) , ??? dip kkk 時(shí) 的仿真曲線 26 圖 響應(yīng)曲線法整定參數(shù) , ??? dip kkk 加入干擾 時(shí) 的 仿真 曲線 (a) 圖 改變 給定值 , ??? dip kkk 時(shí)的仿真曲線 27 (b) 圖 改變 給定值 , ??? dip kkk 加干擾時(shí)的仿真曲線 (a) 圖 響應(yīng)曲線法整定 0 7 ,6 ??? dip kkk 改變給定值 時(shí)的仿真曲線 28 （ b） 圖 經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù) ,1,9 ??? dip kkk 改變給定值 時(shí)的仿真曲線 (a) 圖 響應(yīng)曲線法整定 , ??? dip kkk 改變給定值 時(shí) 仿真曲線 29 (b) 圖 經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù) ,1,9 ??? dip kkk 改變給定值 時(shí)的仿真曲線 圖 經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù) ,1,9 ??? dip kkk 時(shí) 的仿真曲線 30 圖 經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù) ,1,9 ??? dip kkk 加干擾時(shí)的仿真曲線 小結(jié)： 用響應(yīng)曲線法整定出來的 PID曲線振蕩次數(shù)較少 ， 幅度小， 最后趨近去穩(wěn)定 ， 響應(yīng)速度快， 調(diào)整時(shí)間快，衰減比趨于 4： 1， 而用經(jīng)驗(yàn)算法整定出來的PID響應(yīng)曲線震蕩次數(shù)較高 ， 振蕩幅度較大 ， 。此式的特點(diǎn)是比例、積分和微分作用相互獨(dú)立。 21 (3) 離散響應(yīng)曲線 y(t)形成后 ， 把每次采樣的 y(k)值進(jìn)行相減 ， 找出兩次連續(xù)采樣時(shí)刻 y(t)的最大值及對應(yīng)的這兩點(diǎn)采樣時(shí)間 k， k+1。通常在穩(wěn)定值的 5%以內(nèi) ， 到達(dá)新的平衡狀態(tài)所經(jīng)歷時(shí)間 ，稱為調(diào)整時(shí)間 cT ， 也稱為過渡過程時(shí)間或穩(wěn)定時(shí)間。 它是控制系統(tǒng)動態(tài)準(zhǔn)確性的一種衡量指標(biāo)。作為系統(tǒng)整定的性能指標(biāo) ， 它必須能綜合反映系 統(tǒng)控制質(zhì)量 ， 而同時(shí)又要便于分析和計(jì)算 ??18 。通常為書寫方便 ， 將離散采樣控制周期 T 省略 ， 記 )(kTU 為 )(kU ，)(kTY 為 )(kY 。 ? ? TteTTtyy ??????? ??? 239。表示對象受擾動作用后 ，被控變量變化達(dá)到新穩(wěn)態(tài)值的速度的快慢。 由于實(shí)際中在不同的穩(wěn)態(tài)下對象的特性均有差異 (非線性 )， 因 此在不同條件下取得的模型參數(shù)不盡相同 ， 因此對于非線性較強(qiáng)的對象需要找到一個(gè)近似線性較好 ， 回路經(jīng)常工作的區(qū)間進(jìn)行參數(shù)整定。它是基于過程的開環(huán)特性即對象特性來整定 PID參數(shù)的工程方法。 (2) 積分環(huán)節(jié)主要用于消除靜差 ， 提高系統(tǒng)的無差度。響應(yīng)曲線法的整定時(shí)間較常規(guī)整定法大大縮短 ， 同時(shí)過程在調(diào)節(jié)試驗(yàn)期間振蕩過程 較少 ， 比 經(jīng)驗(yàn) 整定方法有更廣泛的應(yīng)用范圍。其部分原因是由于缺乏相關(guān)的知識或是對過程缺乏了解 。加權(quán)二次型性能指標(biāo) ， 主要用于多變量系統(tǒng)的最優(yōu)化。當(dāng)由于擾動或設(shè)定值變化引起控制偏差幅度超過整定閩值 (設(shè)為兩倍的噪聲帶 )時(shí) ， 算法啟動 ， 并開始監(jiān)視響應(yīng)曲線。完全在閉環(huán)條件下完成 ， 因此對擾動不靈敏 ， 由于振蕩幅度可控 ， 因此應(yīng)用于大多數(shù)工業(yè)中。 1pT （ ） 特點(diǎn)：此方法是對臨界比例度法的改進(jìn) ， 二者的特點(diǎn)相似 ， 此方法的缺點(diǎn)是有時(shí)衰減比讀不清楚。如果必要 ， 可作微小的調(diào)整。 2. 2 臨界比例度法 臨界比例度法 又稱 Ziegler— Nichos方法 (Z— N法 )。引入積分作用后 ， pK 應(yīng)比單純比例時(shí)減小 10%左右。 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)總增益為 pK ， oK ,在其他條件相同時(shí) ， oK 大時(shí) ， 則 pK 應(yīng)選擇小一些 。運(yùn)用 AI(人工智能 )， NN(人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) )， FL(模糊邏輯 )，EC(進(jìn)化計(jì)算 )， C MAC(小腦模型 )等原理與傳統(tǒng) PID控制器融合可以開發(fā)各種性能的先進(jìn)控制器 ， 如模糊控制器與 PID控制器構(gòu)成的雙模態(tài)控制器就是其中的典型 ， 模糊控制器仿人作用完成粗調(diào) ， 使系統(tǒng)接近穩(wěn)態(tài)點(diǎn) 。一個(gè)好的 3 整定方法應(yīng)該基于合理地考慮以下特性的折衷 :負(fù)載千擾衰減 ， 測量噪聲效果 ， 過程變化的魯棒性 ， 設(shè)定值變化的響應(yīng) ， 所需模型 ， 計(jì)算要求等。同時(shí) ， 它又有常規(guī) PID控制器結(jié)構(gòu)簡單、魯棒性好、可靠性高、為現(xiàn)場工作人員和設(shè)計(jì)工程師們所熟悉的優(yōu)點(diǎn)。只要對象數(shù)學(xué)模型精確 ，且是非時(shí)變的 ， 其整定的參數(shù)可以固定不變 ， 控制效果一般能滿足要求。通過仿真研究驗(yàn)證了響應(yīng)曲線法的整定效果比經(jīng)驗(yàn)法的整定效果好，且方法方便，有更廣泛的應(yīng)用范圍?？刂破鲄?shù)整定方法很多，總的可分為理論計(jì)算和工程整定法兩種。 Имитация IV 目 錄 摘 要 ............................................................... I КОНСПЕКТ .................................................... II 第 1章 引 言 ......................................................... 1 1. 1 PID參數(shù)整定的意義 ............................................. 1 1. 2 PID參數(shù)整定技術(shù)的研究現(xiàn)狀 ..................................... 1 1. 3 PID參數(shù)整定的存在問題與展望 ................................... 2 第 2章 常用控制器參數(shù)整定算法 ........................................ 4 2. 1 PID參數(shù)整定的一些準(zhǔn)則 ......................................... 4 2. 2 臨界比例度法 ................................................... 5 2. 3 衰減振蕩法 ..................................................... 6 2. 4 基于繼電器型反饋的極限環(huán)法 ..................................... 6 2. 5 模式識別法 ..................................................... 7 2. 6 最優(yōu)整定 ....................................................... 8 第 3章 PID控制器參數(shù)工程整定方法設(shè)計(jì) ................................ 10 3. 1 設(shè)計(jì)思想 ...................................................... 10 3. 2 方塊圖 ........................................................ 10 3. 3 詳細(xì)設(shè)計(jì) ...................................................... 12 被控對象的選擇 ............................................. 12 整定算法的設(shè)計(jì) ............................................. 13 特征參數(shù)的實(shí)現(xiàn) ............................................. 15 V 數(shù)值計(jì)算 ................................................... 17 PID參數(shù)整定的性能指標(biāo) ..................................... 18 3. 4 仿真中控制器參數(shù)的求取 ........................................ 20 增量式控制算法的采用 ....................................... 21 采樣周期 T 的選擇 ........................................... 22 3. 5 程序流程圖 .................................................... 23 第 4章 仿真分析 ..................................................... 25 第 5章 結(jié)論 ......................................................... 35 參考文獻(xiàn) ............................................................ 36 謝 辭 .............................................................. 38 附錄 ................................................................ 39 1 第 1 章 引 言 1. 1 PID 參數(shù)整定的意義 PID控制是最早發(fā)展起來的控制策略之一 ， 由于其算法簡單、 參數(shù)物理意義明確、理論分析體系完整、魯棒性好和可靠性高等優(yōu)點(diǎn) ， 在工業(yè)過程控制 ， 尤其在可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)中 ， 目前采用最多的控制方式仍然是 PID控制方式 ， 即使是在計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展的今天 ， 在諸多控制策略中 ， PID控制仍占有相當(dāng)重要的地位 ??1 。近年來 ， 出現(xiàn)了許多新型 PID控 2 制器及各種 PID參數(shù)整定技術(shù) ， 其對復(fù)雜對象控制的適應(yīng)性和控制效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常規(guī) PID控制 ??4 。基于遺傳算法整定的 PID控制 ， 是采用模擬自然界遺傳機(jī)制和生物進(jìn)化論 ， 而形成的一種并行隨機(jī)搜索最優(yōu)化方法整定 PID參數(shù) ， 近年來 ， 這種 基于遺傳算法整定的 PID控制在控制中的應(yīng)用日益增多 ? ?7,6 。 PID控制器本身就具有一定的魯棒性 ， 但在