【正文】 Step 2:讓Relay做OnOff動(dòng)作，將系統(tǒng)擾動(dòng)（OnOff動(dòng)作，將以 177。 Relay feedback調(diào)整法圖33 Relay feedback調(diào)整法 如上圖33所示，將PID控制器改成Relay，利用Relay的OnOff控制，將系統(tǒng)擾動(dòng)，可得到該系統(tǒng)于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的震蕩周期及臨界增益（Tu及Ｋu），在用下表31的ZieglerNichols第一個(gè)調(diào)整法則建議PID調(diào)整值，即可算出該系統(tǒng)之Ｋp、Ti、Tv之值。前提是要由系統(tǒng)辨識出轉(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。波德圖及根軌跡則相反，一定要有轉(zhuǎn)移函數(shù)才能去求PID值，那這技巧就在于要用系統(tǒng)辨識方法，辨識出轉(zhuǎn)移函數(shù)出來，再用MATLAB里的Simulink畫出反饋方塊圖，調(diào)出PID值。轉(zhuǎn)移函數(shù)在用系統(tǒng)辨識方法辨識出來，之后輸入指令算出PID值。3. 波德圖amp。 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。在噪聲、負(fù)載擾動(dòng)等因素的影響下，過程參數(shù)甚至模型結(jié)構(gòu)均會隨時(shí)間和工作環(huán)境的變化而變化。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。所以對于有較大慣性和滯后的被控對象，比例加微分（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。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。 自動(dòng)控制系統(tǒng)在克服誤差調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)震蕩甚至失穩(wěn)。 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。積分項(xiàng)對誤差取關(guān)于時(shí)間的積分，隨時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會增大。 對一個(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)。當(dāng)僅有比例控制時(shí)系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差。 P、I、D控制 （P）控制 比例控制是一種最簡單的控制方式。、積分、微分 21 比例電路 （23） 2 積分器22 積分電路 （24） 3 微分器23 微分控制電路 （25） 實(shí)際中也有PI和PD控制器。 當(dāng)被控對象的結(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。在過程實(shí)踐中，應(yīng)用最為廣泛的是比例積分微分控制，簡稱PID控制，又稱PID調(diào)節(jié)。具體用科恩庫恩（CohnCoon）公式確定近似傳遞函數(shù)[89]。因而一般可用一階慣性滯后環(huán)節(jié)來描述溫控對象的數(shù)學(xué)模型。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象，可用二階系統(tǒng)純滯后環(huán)節(jié)來描述。1℃內(nèi)的技術(shù)要求。本文的被控對象為某公司生產(chǎn)的型號為 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℃?？刂葡到y(tǒng)同時(shí)是為了使被控制對象達(dá)到預(yù)定的理想狀態(tài)而實(shí)施的。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)。目前在控制界、圖像信號處理、生物醫(yī)學(xué)工程領(lǐng)域得到得到廣泛的應(yīng)用。 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。 智能控制方案主要包括模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和遺傳算法控制等，由于PID 控制器具有原理簡單、易于實(shí)現(xiàn)、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在本文中將選擇經(jīng)典控制方案來設(shè)計(jì)一個(gè)PID溫控系統(tǒng)。 (4) 智能控制器具有變結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。 (3) 智能控制器具有非線性。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。它實(shí)質(zhì)上是一種無模型控制方案，即在不需要知道對象精確模型的情況下，通過自身的調(diào)節(jié)作用，使實(shí)際響應(yīng)曲線逼近理想響應(yīng)曲線。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)就能夠針對控制對象的狀態(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。但這類方法需要知道精確的被控對象的數(shù)學(xué)模型形式。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)?？刂埔?guī)律的確定是通過極小化預(yù)先確定的性能指標(biāo)函數(shù)或使控制系統(tǒng)滿足希望的響應(yīng)而推導(dǎo)出來的[6]?；诂F(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案是建立在對系統(tǒng)內(nèi)部模型的描述之上的。第二類:基于現(xiàn)代控制理論的設(shè)計(jì)方案現(xiàn)代控制理論以線性代數(shù)和微分方程為主要的數(shù)學(xué)工具，以狀態(tài)空間法為基礎(chǔ)來分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。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。數(shù)字控制器的直接設(shè)計(jì)方案是根據(jù)對象的離散數(shù)學(xué)模型直接設(shè)計(jì)數(shù)字控制器的方法。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。傳統(tǒng)模擬系統(tǒng)中的控制器設(shè)計(jì)己有一套成熟的方法，其中以 PID 控制器為代表。 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。計(jì)算機(jī)硬件與控制軟件的緊密結(jié)合必然導(dǎo)致新型的微機(jī)控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。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。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展、大規(guī)模集成電路制造的成功和微處理器的問世、計(jì)算機(jī)性能價(jià)格比的明顯提高以及微型計(jì)算機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用，使得溫度控制系統(tǒng)發(fā)展到微機(jī)控制階段。對于較復(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。在使用中可根據(jù)需要，選擇一定的單元，積木式地把儀表組合起來，構(gòu)成各種復(fù)雜程度不同的自動(dòng)控制系統(tǒng)，這種積木式的儀表就稱為單元組合式儀表[2]。 第二階段:單元組合式儀表。如自力式溫度調(diào)節(jié)器。 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。 溫度控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀目前先進(jìn)國家各種爐窯自動(dòng)化水平較高，裝備有完善的檢測儀表和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。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。 可是由于溫度自身的一些特點(diǎn),如慣性大、滯后現(xiàn)象嚴(yán)重、難以建立精確的數(shù)學(xué)模型等,使控制系統(tǒng)性能不佳。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)。準(zhǔn)確地測量和有效地控制溫度是優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和安全生產(chǎn)的重要條件。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)。關(guān)鍵詞： PID控制 ；溫控系統(tǒng) ；MATLAB； AbstractAs technology advances, in the control system is the mon was charged with the temperature parameters, and use MATLAB to these controlled parameter control has bee the mainstream of today. In the design of the PID controller, parameters setting is the most important of all, with the rapid development of puter technology, the PID parameters setting by some of the most advanced software, at present of widely used MATLAB simulation system this design is based on the software main use Relayfeedback method, online synthesis and system identification method to study the PID controller design method, design a temperature control system of the PID controller, and through the virtual oscilloscope MATLAB observation system perfect in order after the jump a signal output waveform key pared with or without interference signals from when the response curve antiinterference, by paring get to join jamming signal, the system of interference signals can be good, be suppressed, join in the system is a jamming signal necessary and feasible.Keywords: PID parameter setting。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來對這些被控參數(shù)進(jìn)行控制已成為當(dāng)今的主流。五月份：完成畢業(yè)設(shè)計(jì)定稿。四月份：開始對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)。 查找關(guān)于PID控制器的相關(guān)資料，了解其感念及組成結(jié)構(gòu)，深入進(jìn)行理論分析，并同步學(xué)習(xí)有關(guān)PID控制器設(shè)計(jì)的相關(guān)論文，對其使用的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行學(xué)習(xí)和研究。(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)辨識法以及波德圖法及根軌跡法。論文的主要內(nèi)容、基本要求及其主要的研究方法：本次課題的主要內(nèi)容是通過對理論知識的學(xué)習(xí)和理解的基礎(chǔ)上，自行設(shè)計(jì)一個(gè)基于MATLAB技術(shù)的PID控制器設(shè)計(jì)，并能最終將其應(yīng)用于一項(xiàng)具體的控制過程中。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。2．本選題的研究動(dòng)態(tài)和自己的見解PID調(diào)節(jié)器從問世至今已歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，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。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。本設(shè)計(jì)就是借助此軟件，主要運(yùn)用Relayfeedback法，線上綜合法和系統(tǒng)辨識法來研究PID控制器的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用于實(shí)際問題中的PID控制器，并通過MATLAB中的虛擬示波器觀察系統(tǒng)完善后在階躍信號下的輸出波形。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%）。 作者簽名： 二〇 年 月 日