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。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%)。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(jī)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(jìn)的軟件，例如目前得到廣泛應(yīng)用的MATLAB仿真系統(tǒng)。本設(shè)計就是借助此軟件主要運用Relay-feedback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。
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 MATLAB
Abstract
This paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control method up until now; the great majority feedback loop is controlled by this method or its small deformation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic method on the line to study pid controller design method, design a pid controller of temperature control system and observe the output waveform while input step signal through virtual oscilloscope after system completed.
Keywords: PID parameter setting ；PID controller； MATLAB simulation；cooling machine

 
目  錄
摘   要 I
ABSTRACT II
第一章  緒 論 1
1.1  課題來源及PID控制簡介 1
1.1.1  課題的來源和意義 1
1.1.2  PID控制簡介 1
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及MATLAB簡介 3
第二章  控制系統(tǒng)及PID調(diào)節(jié) 5
2.1  控制系統(tǒng)構(gòu)成 5
2.2  PID控制 5
2.2.1  比例、積分、微分 5
2.2.2  Ｐ、Ｉ、Ｄ控制 7
第三章  系統(tǒng)辨識 9
3.1  系統(tǒng)辨識 9
3.2  系統(tǒng)特性圖 10
3.3  系統(tǒng)辨識方法 11
第四章  PID最佳調(diào)整法與系統(tǒng)仿真 14
4.1  PID參數(shù)整定法概述 14
4.2  針對無轉(zhuǎn)移函數(shù)的PID調(diào)整法 15
4.2.1  RELAY FEEDBACK調(diào)整法 15
4.2.2  RELAY FEEDBACK 在計算機(jī)做仿真 15
4.2.3  在線調(diào)整法 19
4.2.4  在線調(diào)整法在計算機(jī)做仿真 20
4.3  針對有轉(zhuǎn)移函數(shù)的PID調(diào)整方法 23
4.3.1  系統(tǒng)辨識法 24
4.3.2  波德圖法及根軌跡法 27
第五章  油冷卻機(jī)系統(tǒng)的PID控制器設(shè)計 28
5.1  油冷卻機(jī)系統(tǒng) 28
5.1.1  油冷卻機(jī) 28
5.1.2  感測與轉(zhuǎn)換器 29
5.1.3   控制組件 30
5.2  油冷卻機(jī)系統(tǒng)之系統(tǒng)辨識 31
5.3  油冷卻機(jī)系統(tǒng)的PID參數(shù)整定 33
結(jié)  論 40
致  謝 41
參考文獻(xiàn) 42