PID控制器参数整定设计讲解.doc

1 前言 目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。同时，控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控控制系统包括控制器﹑传感器﹑变送器﹑执行机构﹑输入输出接口。控制器的输出经过输出接口﹑执行机构加到被控系统上控制系统的被控量经过传感器变送器通过输入接口送到控制器。不同的控制系统﹐其传感器﹑ 变送器﹑执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前，PID控制及其控制器或智能PID控制器（仪表）已经很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。可编程控制器(PLC)是利用其闭环控制模块来实现PID控制，而可编程控制器(PLC)可以直接与ControlNet相连。还有可以实现PID 控制功能的控制器，如Rockwell 的Logix产品系列，可以直接与ControlNet相连，利用网络实现其远程控制功能。处。 图 2.1 方案一方框图 PID调节器：Kp=0.6Kc,Ti=0.5Tc,Td=0.125Tc 表2.1 Z-N第二法的参数表 控制器的类型 Kp Ti Td P 0．5kc ∞ 0 PI 0.45kc 1/1.2Tc 0 PID 0.6Kc 0.5Tc 0.125Tc 方案二： 在对象的输入端加一单位阶跃信号，测量其输出响应曲线。如果被测的对象中既无积分环节，又无复数主导极点，则相应的阶跃响应曲线可视为是S形曲线。这种曲线的特征可用滞后时间τ和时间常数T来表征。通过S形曲线的转折点作切线，使之分别与时间坐标轴和c(t)=K的直线相交，由所得的两个交点确定延滞时间τ和时间常数T。具有S形阶跃响应曲线的对象，其PID控制器的传递函数为：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 这种PID控制器有一个极点在坐标原点，二个零点都在S=－处。 表2.2 Z-N第一法的参数表 控制器的类型 Kp Ti Td P ∞ 0 PI 0.9 0 PID 1.2 2τ 0.5τ 2.2方案论证 方法一临界比例法简单并且是闭环，使用起来比第二种方案范围要大点。第二种响应曲线法有一个缺点就是必须要S型的响应曲线，并且第二种方案是开环的，容易受到干扰，使得PID控制不准确。 2.3方案选择 通过分析题目和课程设计要求，我认为选择第一种方案更为简单和准确，因为第二种方案的要求（S型曲线）题目可能不能达到。还需要花时间证明是否是S型曲线。所以比起方案一要复杂的多，耗费的时间也更多，所以我选用方案一来完成本次课程设计。 3 单元模块设计 3.1对系统性能指标进行分析 由设计要求可以得知，系统是在受到阶跃信号后产生相应的，由Matlab的simulink进行了仿真图的搭建，如图3.1所示：