【正文】 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 控制簡介當(dāng)今的自動(dòng)控制技術(shù)都是基于反饋的概念。積分調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差,提高無差度。微分作用對(duì)噪聲干擾有放大作用,因此過強(qiáng)的加微分調(diào)節(jié),對(duì)系統(tǒng)抗干擾不利。也就是，PID 參數(shù) Kp，Ki 和 Kd 可以根據(jù)過程的動(dòng)態(tài)特性及時(shí)整定。這個(gè)方法會(huì)引起擾動(dòng)，所以基于模型的 PID 參數(shù)自整定在工業(yè)應(yīng)用不是太好。 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及 MATLAB 簡介 PID 控制中最重要的是對(duì)其參數(shù)的控制，所以當(dāng)今國內(nèi)外 PID 控制技術(shù)的研究主要是圍繞如何對(duì)其參數(shù)整定進(jìn)行的。按工作機(jī)理劃分，自整定方法能被分為兩類：基于模型的自整定方法和基于規(guī)則的自整定方法。 ［4］　?、賹?duì)于單輸入單輸出被控對(duì)象，需要研究針對(duì)不穩(wěn)定對(duì)象或被控過程存在較大干擾情況下的 PID 參數(shù)整定方法，使其在初始化、抗干擾和魯棒性能方面進(jìn)一步增強(qiáng)，使用最少量的過程信息及較簡單的操作就能較好地完成整定。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，為設(shè)計(jì)人員提供參考。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)，控制理論的其它設(shè)計(jì)技術(shù)難以使用，系統(tǒng)的控制器的結(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 控制技術(shù)最為方便。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入“積分項(xiàng)” 。這就是說，在控制器中僅引入“比例”項(xiàng)往往是不夠的，比例項(xiàng)的作用僅是放大誤差的幅值，而目前需要增加的是“微分項(xiàng)” ，它能預(yù)測誤差變化的趨勢，這樣，具有比例+ 微分的控制器，就能夠提前使克服誤差的控制作用等于零，甚至為負(fù)值，從而避免了被控量的嚴(yán)重地沖過頭。(3) 將大小為 1 的階躍信號(hào)加到被控對(duì)象如圖 31 所示：圖 31 將階躍信號(hào)加到被控對(duì)象　對(duì)大多數(shù)的被控對(duì)象，若輸入為階躍信號(hào)，則其輸出 c(t)大多為 S 狀曲線，如下圖 32 所示。T 與 L：求 T 及 L 必須在 S 形狀曲線劃一條切線(最大斜率)，畫出切線之后，T 及 L 值可以直接從圖上得知。T:時(shí)間常數(shù)。但實(shí)際的被控對(duì)象往往是非線性系統(tǒng)，且系統(tǒng)復(fù)雜，難以精確地用數(shù)學(xué)式表達(dá)。 微分（D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差訊號(hào)的微分（即誤差的變化率）成正比關(guān)系。其控制器的輸出與輸入誤差訊號(hào)成比例關(guān)系。反饋控制是指將所要求的設(shè)定值與系統(tǒng)的輸出值做比較，求其偏差量，利用這偏差量將系統(tǒng)輸出值使其與設(shè)定值調(diào)為一致。其中包括:一般數(shù)值分析、矩陣運(yùn)算、數(shù)字信號(hào)處理、建模和系統(tǒng)控制和優(yōu)化等應(yīng)用程序，并將應(yīng)用程序和圖形集于便于使用的集成環(huán)境中。PID 、靈活性及使用的過程知識(shí)量。自適應(yīng)PID 的應(yīng)用途徑的不斷擴(kuò)大使得對(duì)其整定方法的應(yīng)用研究變得日益重要。自動(dòng)整定通常是指根據(jù)開環(huán)狀態(tài)確定的簡單過程模型自動(dòng)計(jì)算 PID 參數(shù)。PID 參數(shù)自整定就是為了處理 PID 參數(shù)整定這個(gè)問題而產(chǎn)生的。在很多情況下，并不一定需要全部三個(gè)單元，可以取其中的一到兩個(gè)單元，但比例控制單元是必不可少的。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合,組成 PI 調(diào)節(jié)器或 PID 調(diào)節(jié)器。 PID 控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。 關(guān)鍵詞： PID 參數(shù)整定 ；PID 控制器 ；MATLAB 仿真；冷卻機(jī)；Design of PID Controller based on MATLABAbstractThis paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most mon control method up until now。PID 控制器（亦稱調(diào)節(jié)器）及其改進(jìn)型因此成為工業(yè)過程控制中最常見的控制器 (至今在全世界過程控制中用的 84%仍是純 PID 調(diào)節(jié)器，若改進(jìn)型包含在內(nèi)則超過 90%)。反饋理論的要素包括三個(gè)部分：測量、比較和執(zhí)行。因?yàn)橛姓`差,積分調(diào)節(jié)就進(jìn)行,直至無差,積分調(diào)節(jié)停止,積分調(diào)節(jié)輸出一個(gè)常值。此外,微分反應(yīng)的是變化率,而當(dāng)輸入沒有變化時(shí),微分作用輸出為零。如果過程的動(dòng)態(tài)特性變化，例如可能由負(fù)載的變化引起系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性變化， PID 參數(shù)就可以重新整定。 如果自整定是基于控制律的，經(jīng)常難以把由負(fù)載干擾引起的影響和過程動(dòng)態(tài)特性變化引起的影響區(qū)分開來，因此受到干擾的影響控制器會(huì)產(chǎn)生超調(diào)，產(chǎn)生一個(gè)不必要的自適應(yīng)轉(zhuǎn)換。自 Ziegler 和 Nichols 提出 PID 參數(shù)整定方法起，有許多技術(shù)已經(jīng)被用于PID ，可分為常規(guī) PID 參數(shù)整定方法及智能 PID 參數(shù)整定方法；按照被控對(duì)象個(gè)數(shù)來劃分，可分為單變量 PID參數(shù)整定方法及多變量 PID 參數(shù)整定方法，前者包括現(xiàn)有大多數(shù)整定方法，后者是最近研究的熱點(diǎn)及難點(diǎn)；按控制量的組合形式來劃分，可分為線性 PID 參數(shù)整定方法及非線性 PID 參數(shù)整定方法，前者用于經(jīng)典 PID 調(diào)節(jié)器，后者用于由非線性跟蹤 微分器和非線性組合方式生成的非線性 PID 控制器。 ［4］在基于模型的自整定方法中，可以通過暫態(tài)響應(yīng)實(shí)驗(yàn)、參數(shù)估計(jì)及頻率響應(yīng)實(shí)驗(yàn)來獲得過程模型。②對(duì)于多入多出被控對(duì)象，需要研究針對(duì)具有顯著耦合的多變量過程的多變量 PID 參數(shù)整定方法，進(jìn)一步完善分散繼電反饋方法，盡可能減少所需先驗(yàn)信息量，使其易于在線整定。其仿真結(jié)果是否可用，取決于數(shù)學(xué)模型正確與否，因此要注意模型的合理及輸入系統(tǒng)的參數(shù)值要準(zhǔn)確。即當(dāng)我們不完全了解一個(gè)系統(tǒng)和被控對(duì)象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統(tǒng)的參數(shù)的時(shí)候，便最適合用 PID 控制技術(shù)。積分項(xiàng)對(duì)誤差取關(guān)于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。 所以對(duì)有較大慣性和（或）滯后的被控對(duì)象，比例+微分(PD)的控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動(dòng)態(tài)特性。這個(gè) S 狀曲線稱之為過程反應(yīng)曲線（ process reaction curve） 。T 及 L 值與 C(t)及切線的關(guān)系如上圖 37 所示。K：穩(wěn)態(tài)時(shí)的大小。(2) 若被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模式相當(dāng)線性(linear) ，且各項(xiàng)參數(shù)都可知道，則可用控制理論來設(shè)計(jì) PID 控制器的系數(shù)大小。 因此，比例+積分(PI)控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差。 PID 控制器就是根據(jù)系統(tǒng)的誤差利