Matlab工业过程PID控制器参数整定算法设计与实现
关键词 PID控制 参数整定 仿真
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Parameters Tuning Algorithms of PID Controller in Industrial Processes
Abstract
PID control is one of the well developed control strategies. Since it has simple structure, good robustness, high reliability and easy operation, PID control has been widely used in industrial process control. Although there are a lot of advanced control methods introduced in the last decades, the PID controllers are still widely used in many fields such as metallurgy, chemical, power, and light industries. This essay presents the basic principle and structure of modern manufacturing industry control system, the basic principle and parameter tuning methods of PID controller. For the first order lag plus delay systems and the second order lag plus systems, we study several typical PID controller parameters tuning methods such as Z-N method、C-C method and the optimal tuning method , and the corresponding algorithms design. This essay uses Matlab software tools to compile the corresponding software programs and realize process simulation.
Keywords PID control, parameters tuning, simulation
目 次
1 引言 1
1.1 课题研究的意义 1
1.2 控制系统 1
1.3 PID控制器参数整定的发展与现状 2
1.4 研究内容和拟解决的问题 3
2 PID参数整定方法 4
2.1 PID控制器的基本原理 4
2.2 常规Z-N整定方法及实现分析 5
2.3 Cohen-Coon整定法 8
2.4最优PID整定算法 8
3 PID参数整定算法MATLAB仿真验证 11
3.1带有时间延迟的一阶对象仿真 11
3.2 带有时间延迟的二阶对象仿真 16
4 PID控制器设计仿真实例 23
4.1 换热器 23
4.2双容水箱 26
总结 31
致谢 32
参考文献 33
1 引言
1.1 课题研究的意义
控制技术的应用已经深入到生产生活的各个领域，从工厂大型生产线到汽车电子装置，再到居室内的空调系统，几乎处处都有控制应用的身影。控制技术给人们带来种种便利，在科学和社会发展中有着重要地位。
在20世纪40年代以前，除在最简单的情况下可采用开关控制外，PID控制是唯一的控制方式。PID控制是最常用、历史最久、应用最广和适应性最强的一种基本控制方式。在工业生产过程中，PID控制算法占85%～90%，即使在计算机控制已经得到广泛应用的现在，PID控制仍是主要的控制方式[1]。
PID控制具有以下优点：
(1) 原理简单，使用方便。
(2) 适应性强，可广泛应用于化工、热工、冶金、炼油及造纸、建材等各个生产部门。按PID控制进行工作的控制器早已商品化。在具体实现上它们经历了机械式、液动式、气动式、电子式等发展阶段，始终没有脱离PID控制的范畴。