【正文】 EF M + Y 1 T a 2X 2 X 6X 4C O M T c 2圖 55 變頻器實物圖變頻器功用：控制器輸出的信號連結(jié)到最終控制組件（變頻器）的輸入端，使最終控制組件依控制器所輸出信號改變頻率。在前面介紹了系統(tǒng)辨識和基于 MATLAB 進行 PID 參數(shù)整定的幾種方法，現(xiàn)在就來設計油冷卻機系統(tǒng)中的 PID 控制器，也就是進行 PID 參數(shù)的整定。 油冷卻機系統(tǒng)之系統(tǒng)辨識下圖為整個油冷卻機系統(tǒng)示意圖： ＲＳＴ ＵＶＷ電源端 負載端 圖 56 油冷卻機系統(tǒng)示意圖從第二章中可以知道變頻器是個最終控制組件，其以最大訊號(12V)驅(qū)動油冷卻機，使油冷卻機以全速運轉(zhuǎn)，溫度記錄器感測油槽記錄溫度，過一段時間后，因負載與油溫達到平衡，所以溫度會到一穩(wěn)定值，從紀錄器擷取出溫度數(shù)據(jù)至計算機，利用 MATLAB繪出系統(tǒng)特性圖，從而辨識出轉(zhuǎn)移函數(shù)。下面是油冷卻機系統(tǒng)的系統(tǒng)特性求解圖： 圖 57 系統(tǒng)特性求解圖Step 1：系統(tǒng)的起始溫度及穩(wěn)定溫度差值即為Ｋ?！　　　==Step 2：將系統(tǒng)特性圖畫為近似曲線作為輔助，并畫出最大切線斜率，此切線斜率交于溫度軸，該溫度與起始溫度的差即為ａ。Step 3：最大切線斜率與系統(tǒng)特性曲線交點的時間為延遲時間。即為Ｌ　　　 　L=190Step 4：先找出 的溫度值，畫水平線與特性曲線相交，得知時間軸之值，此值與延遲時間相減，即為時間常數(shù)Ｔ。　　　　T=2700190=2510所以辨識出轉(zhuǎn)移函數(shù)為: )(???seG 油冷卻機系統(tǒng)的 PID 參數(shù)整定我們已經(jīng)運用系統(tǒng)辨識法通過系統(tǒng)特性圖獲得了部分參數(shù)和系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，我們只要再使用表 414 的 ZieglerNicholg 第二經(jīng)驗法則，)(???seGPID 值。P= = =I=2L=2190=380D= = =952L1PID 控制系統(tǒng)調(diào)整結(jié)果如圖 58：圖 58 PID 控制系統(tǒng)調(diào)整結(jié)果現(xiàn)在再用 Relay feedback 法來進行 PID 參數(shù)整定。由辨識出的傳遞函數(shù)為 ，以 MATLAB 算出延遲 190 )(???seG式，[num,den]=pade(190,1)num = den = 在 simulink 中繪出方塊圖 59 圖 59 simulink 中繪出的方塊圖讓 Relay 做 OnOff 動作，將系統(tǒng)擾動（OnOff 動作，將以 177。１做仿真） ，系統(tǒng)特性曲線如圖 510圖 510 系統(tǒng)擾動后的特性曲線由上圖 a=,Tu= a 值代入 ???.??uKp387Ti2d與用系統(tǒng)辨識法所得結(jié)果大體相同。在線調(diào)整法一樣，在此就不再詳解。在 PID 控制器的設計中并不是只要整定完參數(shù)就完成任務，還要進行 PID 值的修正訂以及加干擾仿真實驗，下面就以系統(tǒng)辨識法求得的 PID 值進行修正，其修正大多是根據(jù)經(jīng)驗。PID 修正調(diào)整結(jié)果大體為：P=I=400D=120圖 511 PID 值修正前后系統(tǒng)響應曲線對比圖系統(tǒng)干擾：因為系統(tǒng)中負載隨時在變化，系統(tǒng)中負載突然變動，也能馬上追上設定值。系統(tǒng)加干擾仿真實驗：圖 512 干擾仿真實驗響應曲線由上圖可知道，就算系統(tǒng)臨時發(fā)生變化，也能馬上恢復到設定值。在計算機做完仿真操作之后，接著要實際配線，將所求的 PID 值輸入到 PID 控制器，讓機器實際運轉(zhuǎn) [16]。圖 513 PID 反饋控制在油冷卻機的使用 PID 控制器的操作面板 [15] 圖 514 PID 控制器的操作面板123452 12 22 32 42 567891 02 62 72 82 93 0A L 1A L 2N O T U S E DC T I N P U TbBAR T DT C＋－A C 8 5～ 2 6 4 VS V 2 I N P U T＋＋－－T R N S M I TN CN OCM A I N O U T P U T圖 515 TM109(30I)接線圖按 MODE 鍵約 2 秒，可在 PID 控制器做設定 [17]：圖 516 PID 控制器參數(shù)設定流程示意圖PID 控制器：：電壓或電流信號(4~20mA)：電壓或電流信號(4~20mA)結(jié) 論本論文是設計一個溫度控制系統(tǒng)的 PID 控制器。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 [1]。所以本文重要的是來介紹 PID 參數(shù)整定的方法。在第一章緒論中說明了本課題的意義，MATLAB 軟件的應用以及在這個方面的發(fā)展趨勢。第二章簡單介紹了控制系統(tǒng)和 PID 調(diào)節(jié)之后，在第三章中介紹了一種重要的求系統(tǒng)傳遞函數(shù)的方法——系統(tǒng)辨識法，這是借助 MATLAB 進行 PID 參數(shù)整定的前提。在第四章中研究了基于 MATLAB 的 PID 參數(shù)整定的幾種方法，并各舉一例予以說明，主要有Relay feedback 法，在線調(diào)整法以及系統(tǒng)辨識法，波得圖法及根軌跡法不做研究。以上幾章的知識是控制器設計的基礎(chǔ)，在接下來的第五章里面便結(jié)合油冷卻機系統(tǒng)應用以上幾章的知識進行 PID 控制器的參數(shù)整定及設計。 致 謝經(jīng)過幾個月的不斷努力，畢業(yè)設計終于如期完成。從拿到設計題目到最后成設計并定稿，其間經(jīng)歷了翻閱相關(guān)資料、熟悉基礎(chǔ)知識、學習 MATLAB 軟件的使用，到開始寫論文以及最后的修改和裝訂成冊這幾個階段。每個階段工作的完成都使我在各個方面受益匪淺。在這次畢業(yè)設計中，我的任務是完成基于 MATLAB 的溫控系統(tǒng) PID 控制器設計。為了很好地完成設計任務，我經(jīng)常去圖書館或者上網(wǎng)搜集各種資料文獻，向指導老師和各位同學請教，并且翻閱以前的課本、筆記，熟悉之前學過的相關(guān)知識。這些不僅僅鞏固了我以前所學的專業(yè)知識，而且使我接觸了許多以前沒接觸過的新知識，大大地擴寬了我的知識面。尤其是對于 PID 控制器的設計和應用，使我有了更加深入的了解，也使知道了在現(xiàn)代的控制系統(tǒng)設計和建立中借助好的軟件包的重要性及未來的發(fā)展趨勢。在這次設計過程中，我明顯感覺到自己在許多方面存在不足，譬如，對 Word 的熟練使用，對 MATLAB 軟件的應用，對 PID 控制器的認識等等。我借此機會不斷學習，努力提高多方面的能力，彌補自己的不足?？偟恼f來，通過這次畢業(yè)設計的完成，我在各方面都有了很大的進步。特別是將大學所學的專業(yè)理論知識運用于實際設計中，與我們的生產(chǎn)、生活聯(lián)系在一起，讓我對自己的專業(yè)有了更濃厚的興趣，對自己的前途有了更充足的信心和更美好的憧憬。在整個設計過程中，我得到了陳俊東老師的悉心指導和幫助。在我遇到困難時，他們總是及時地幫助我理清思路解決困惑，最終跨過了一個又一個障礙，順利地完成了畢業(yè)論文的設計工作。在此，我向陳俊東老師表示衷心的感謝，向論文答辯組的各位老師表示衷心的感謝。由于本人的知識和能力有限，論文中難免存在許多不足的地方，敬請各位老師給予批評指正.參考文獻[1] 夏紅，賞星耀，宋建成. PID 參數(shù)自整定方法綜述. 浙江科技學院學報,2022,15(4)：236240.[2] Astrom K J. Toward intelligent control. IEEE Control Systems Magazine,1989(April):60～64.[3] Astrom K J,Hang C C,Persson P, Ho W intelligent PID ,1992,28(1):1～9 [4] 王 偉,張晶濤 .PID ，2022,26(3):347355.[5] ,2022,250251.[6] ：（2）4445[7] . 臺北市:(3):8991.[8]應自爐. MATLAB (4):1215.[9] Aidan O39。Dwyer, Handbook of PI and PID controller tuning rules, New Jersey, World Scientific, c2022:125129.[10] 李言俊, ,2022,1619.[11] Bristol E simple adaptive system for industrial control. Instrumentation Technology, 1967(June), 156159.[12] ,中國自動化網(wǎng).[13] (自然科學版) 2022,22(4),4042.[14] PID 控制及 MATLAB ,2022 年 10 月,214218.[15] 控制器 :. 臺中市:滄海書局出版社 ,2022,6874.[16] 陶永華. 新型 PID :電氣自動化新技術(shù)叢書,2022 年 2 版,131140.[17] Aniruddha Datta, MingTzu Ho, and Shankar P. Bhattacharyya, Structure and synthesis of PID controllers, New York, 2022, 7581