参数自整定PID控制器.doc

摘要 PID控制是最早发展起来且目前在工业过程控制中依然应用最广泛的控制策略之一。PID控制中至关重要的是控制器三个参数的整定，参数整定的好坏既影响到控制性能，又影响到整个系统的能耗。常规的PID整定参数的选择取决于多种因素：被控过程的动态性能、控制目标以及操作人员对过程的理解等，所以要求工程技术人员具有丰富的经验，加上实际系统又有滞后、非线性等因素，都会使得PID参数整定有一定的难度，比较费时费力，从而导致许多PID控制回路不能运行在最佳工作状态。而自整定控制器能通过按键方式由控制器自身完成参数的整定，不需要人工干预，可以节省整定时间，提高整定精度，进而提高经济效益。因此，研究自整定PID控制器具有重要意义。 针对上述问题,，本文开发了一种基于系统辨识的自整定PID控制器。该控制器给过程控制技术人员提供了一种调试工具，不仅保证了控制参数的优化，而且缩短了系统的现场整定时间。 ABSTRACT PID control，which is o of the earliest developed in the industrial process control，is still one of the most widely used control strategy , and more than 95％of the industrial control loop has PID structure．The tuning of the three control parameters is the most important,because it does not only affect the quality of control performance，but also affects the whole system of energy consumption．Conventional PID parameter selection depends n many factors：such as the dynamic performance of the proces，control objectives，as well as the operators understanding of the process．The actual system usally is lagged behind，non—linear,and has other factors．That is why it is difficult to tu the PID parameters．it needs experienced engineers to complete PID parameters tuning although it is time-consuming and laborious and results in a number of PID control loop can not run in the best working condition．Auto-tuning controller an complete control with a button on their own,without human intervention．Auto-tuning method call save more time and be more accura than artificial mothod，and it also can improve the cost-effectiveness．Thus，research auto-tuning PID controller is of great significance． 绪论 1 1.1本课题研究的目的与意义 2 1.2 参数自整定技术的国内外研究现状 3 1.3 本课题主要研究内容 4 第二章 模型参数辨识方法与选择 5 2.1 模型参数辨识原理 6 2.2 模型参数辨识常见方法 7 2.3 本课题选用方法 8 2.1.1递推最小二乘法 9 2.1.2 脉冲响应法 10 第三章 参数自整定方法与选择 11 3.1 参数自整定原理 12 3.2 参数自整定常用方法 13 3.3 本课题选用方法 14 3.1.1改进型临界比例度法 14 3.1.2 迭代自整定法 15 第四章 自整定PID控制器的设计与实现 16 4.1 控制器的功能分析 17 4.2 控制器的硬件电路设计 18 4.2.1微处理器的选择 20 4.2.2模拟量输入/输出通道 19 4.2.3人机交互模块的设计 20 4.2.4电源电路设计