【正文】 ......... 5 PID 控制 ...................................................................................................................... 5 比例、積分、微分 .................................................................................................... 5 Ｐ 、 Ｉ 、 Ｄ 控制 ....................................................................................................... 7 第 三章 系統(tǒng)辨識 ............................................................................................................ 9 系統(tǒng)辨識 ...................................................................................................................... 9 系統(tǒng)特性圖 ................................................................................................................ 10 系統(tǒng)辨識方法 .............................................................................................................11 第 四章 PID 最佳調(diào)整法與系統(tǒng)仿真 ..................................................................... 13 PID 參數(shù)整定法概述 ................................................................................................ 13 針對無轉(zhuǎn)移函數(shù)的 PID 調(diào)整法 ................................................................................ 14 RELAY FEEDBACK 調(diào)整法 .................................................................................... 14 RELAY FEEDBACK 在計算機做仿真 ..................................................................... 14 在線調(diào)整法 ............................................................................................................ 16 在線調(diào)整法在計算機做仿真 .................................................................................... 17 針對有轉(zhuǎn)移函數(shù)的 PID 調(diào)整方法 ............................................................................ 18 系統(tǒng)辨識法 ............................................................................................................ 18 波德圖法及根軌跡法 .............................................................................................. 20 第 五章 油冷卻機系統(tǒng)的 PID 控制器設(shè)計 ........................................................... 21 油冷卻機系統(tǒng) ........................................................................................................... 21 油冷卻機 ................................................................................................................ 21 感測與轉(zhuǎn)換器 ......................................................................................................... 22 控制組件 .............................................................................................................. 23 油冷卻機系統(tǒng)之系統(tǒng)辨識 ........................................................................................ 24 油冷卻機系統(tǒng)的 PID 參數(shù)整定 ................................................................................ 26 結(jié) 論 .................................................................................................................................. 32 致 謝 .................................................................................................................................. 33 參考 文獻 ........................................................................................................................... 34 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 1 第 一 章 緒 論 課 題來源及 PID 控制簡介 課題的來源和意義 任何閉環(huán)的控制系 統(tǒng)都有它固有的特性，可以有很多種數(shù)學(xué)形式來描述它，如微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)空間方程等。 本設(shè)計就是借 助此軟件 主要運用 Relayfeedback 法， 線上綜合法 和系統(tǒng)辨識法 來 研究 PID控制器的設(shè)計方法， 設(shè)計一個溫控系統(tǒng)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，若改進型包含在內(nèi)則超過 90%)。 I 基于 MATLAB 的 PID 控制器設(shè)計 摘 要 本 論文 以溫度控制系統(tǒng)為研究對象 設(shè)計一個 PID 控制器。 PID 控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。 在 PID 控制器的設(shè)計 中 ，參數(shù)整定是最為 重要 的 ,隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，對 PID參數(shù)的整定大多借助于一些先進的軟件，例如目前得到廣泛應(yīng)用的 MATLAB 仿真系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 ： PID 參 數(shù) 整定 ； PID 控制器 ； MATLAB 仿真 ； 冷卻機 ； II Design of PID Controller based on MATLAB Abstract This 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。但這樣的系統(tǒng)如果不做任何的系統(tǒng)改造很難達到最佳的控制效果，比如快速性穩(wěn)定性準(zhǔn)確性等。 PID 控制簡介 當(dāng)今的自動控制技術(shù)都是基于反饋的概念。測量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。 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。其輸入 e (t) 與輸出 u (t) 的關(guān)系 為公式（ 11） 公式 （ 11） 因此它的傳遞函數(shù)為公式 （ 12） 公式（ 12） 比例調(diào)節(jié)作用： 是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差 ,系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差 ,比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。 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。積分作用的強弱取決與積分時間常數(shù) Ti，Ti 越小 ,積分作用就越強。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 。因此 ,可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。微分作用對噪聲干擾有放大作用 ,因此過強的加微分調(diào)節(jié) ,對系統(tǒng)抗干擾不利。微分作用不能單獨使用 ,需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合 ,組成 PD 或 PID 控制器。在很多情況下，并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元，但比例控制單元是必不可少的。雖然很多控制過程是非線性或時變的，但通過對其簡化可以變成基本線性和動態(tài)特性不隨時間變化的系統(tǒng)，這樣 PID 就可控制了。也就是， PID 參數(shù) Kp， Ki 和 Kd 可以根據(jù)過程的動態(tài)特性及時整定。 第三， PID 控制器在實踐中也不斷的得到改進，下面兩個改進的例子，在工廠，總是能看到許多回路都處于手動狀態(tài)，原因是很難讓過程在 “自動 ”模式下平穩(wěn)工作。PID 參數(shù)自整定就是為了處理 PID 參數(shù)整定這個問題而產(chǎn)生