【系统仿真学报】_pid控制 2014-07-22 23_55_04_期刊发文热词逐年推荐_20140723
本科毕业论文PID温控系统的设计及仿真
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科生毕业论文题目PID温控系统的设计及仿真学生指导教师学院信息科学与工程学院专业班级完成时间年月摘要温度是工业控制的主要被控参数之一。
可是由于温度自身的一些特点，如惯性大，滞后现象严重，难以建立精确的数学模型等，给控制过程带来了难题。
要对温度进行控制，有很多方案可选。
PID 控制简单且容易实现，在大多数情况下能满足性能要求。
模糊控制的鲁棒性好，无需知道被控对象的数学模型，且在快速性方面有着自己的优势。
研究分析了PID 控制和模糊控制的优缺点，把两者相互结合，采用了用模糊规则整定P K 、I K 两个参数的模糊自整定PID 控制方法。
本研究以电烤箱为控制对象，用MATLAB 软件对PID 控制、模糊控制和参数模糊自整定PID 控制的控制性能分别进行了仿真研究。
仿真结果表明PID 对于对象模型复杂和模型难以确定的控制系统具有很大的局限性，不能满足调节时间短、超调小的技术要求。
由于模糊控制的理论（如量化因子和比例因子的确定问题）并不完善，其可能获得的控制性能无法把握，而且模糊控制易受模糊规则有限等级的限制而引起稳态误差。
参数模糊自整定PID 控制吸收前两种方法的长处，满足了调节时间短、超调量为零且稳态误差较小的控制要求。
因此本论文最终确定采用参数模糊自整定PID 控制方案。
本系统硬件采用了以 AT89C52 单片机为核心的温度控制器，选用 k 型热电偶为温度传感器结合MAX6675芯片构成前向通道，同时双向晶闸管和SSR 构成后向通道，由按键、LED 数码显示器及报警单元等组成人机联系电路。
关键词：单片机，PID ，模糊控制，仿真ABSTRACTTemperature is one of the main parameters in the industrial process control.Yetthere are difficultiesto have a good control oftemperature becauseof the characteristics of the temperature itself:the temperature inertia is great, its time-lag is serious and it is hardto establish an accurate mathematical model.There are many methods to be selected in order to control a system. The PID controlis simple,easily realized andin most casesit meetsthe control demand. Fuzzy control has the advantage of quickness,itsrobustness is good and there is no needto know theobject ’smathematical model.This paper analyses the advantages and disadvantages of both PID control and fuzzycontrol and es to the method of bining them together,fuzzy self-tuningPID control. In this method,P K and I K of the PID controller are adjusted by fuzzy control rules ．In the paper simulations of PID control, fuzzy control and fuzzyself-tuning PID control are done by MATLAB to control a electric oven.Conclusions are that for those control objects of which models are plicated or hard to establish,the PID method has limitation and doesn ’t meet the control demand. As the fuzzy control method theory is not perfect, a good control performance cannot be expected. And it could easily cause the steady-state error for it is restricted by limited grades of the fuzzy rules.Finally the fuzzy self-tuning PID control method is selected, since it meets the control demands.In this paper AT89C52 is used as controller, toward access is posed of K which is used as the temperature sensor and MAX6675.Backward access is posed of bidirectional thyristor and SSR. Man-machine circuit is posed of keyboard, LED and warning unit, etc.Key words ：Micro Controller, PID Control, Fuzzy Control, Simulation目 录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1 课题的提出及意义11.2 控制系统背景介绍11.3 当代温控系统及智能算法2第二章温控系统的设计52.1 温控系统的总体设计52.1.1 温控系统设计的基本原则52.1.2 温控系统的结构及设计62.2 温控系统的硬件设计72.2.1 前向通道设计72.2.2 后向通道设计102.2.3 人机通道设计11小结15第三章系统控制方案163.1 PID 控制163.1.1 PID的概述163.1.2 PID 控制的基本理论及特点163.2 模糊控制183.2.1 模糊控制的概述183.2.2 模糊控制的基本原理及特点183.3 模糊PID 控制19小结21第四章仿真研究224.1 MATLAB及其模糊逻辑工具箱和仿真环境simulink224.2 仿真和优选234.2.1 控制对象模型234.2.2 仿真和方案选择25小结32第五章总结与展望335.1 主要工作容335.2 工作小结335.3 存在的问题及未来的方向34结束语35参考文献36第一章绪论1.1 课题的提出及意义温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。
【系统仿真学报】_坐标系_期刊发文热词逐年推荐_20140723
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科研热词 预测输出 非线性飞行动力学 非线性规划 雅可比矩阵 重型静压轴承 远程轨道交会 误差估计 计算机视觉 视觉伺服 视景仿真 视场 蒙特卡罗 舰空导弹 自适应观测器 自抗扰控制 网上博览会 编队箔条弹干扰 粒子系统 稳定性分析 神经网络 直接配点法 直接转矩控制 火力兼容 温度场 渐消记忆 波传播模型 永磁同步电机 机动目标跟踪 机动中心估计 木材检测 有限推力 有限体积法 星敏感器 星图模拟 无源定位 控制算法 拖放搭建 惯性坐标系 弹性飞行器建模 弹性常数 应力波传播 平方根ukf滤波 定子磁链 姿态矩阵 多学科耦合
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46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58标系 地面坐标系 圆周机动 压力场 卡尔曼滤波 协同防空 动态粗对准 动态生成 分区检索 准坐标系 位姿估测 web3d wahba问题 vegaprime levenberg-marquardt算法 gps与imu融合估计
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
学生--PID控制MATLAB仿真实验
计算机控制技术实验指导书（MATLAB版）机电学院杨蜀秦编2012-11-19实验一 连续系统的模拟PID 仿真一、基本的PID 控制 在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID 控制。
模拟PID 控制系统原理框图如图1-1所示。
图1-1 模拟PID 控制系统原理框图PID 控制规律为：⎪⎪⎭⎫⎝⎛++=⎰dt t de T dt t e T t e k t u DtI p )()(1)()(0或写成传递函数的形式⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++==s T s T k s E s U s G D I p 11)()()( Ex1 以二阶线性传递函数ss 251332+为被控对象，进行模拟PID 控制。
输入信号)2.0*2sin()(t t r π=，仿真时取3,1,60===d i p k k k ，采用ODE45迭代方法，仿真时间10s 。
仿真方法一：在Simulink 下进行仿真，PID 控制由Simulink Extras 节点中的PID Controller 提供。
仿真程序：ex1_1.mdl ，如图1-2所示。
图1-2 连续系统PID 的Simulink 仿真程序连续系统的模拟PID 控制正弦响应结果如图1-3所示。
图1-3 连续系统的模拟PID 控制正弦响应仿真方法二：在仿真一的基础上，将仿真结果输出到工作空间中，并利用m 文件作图。
仿真程序：ex1_2.mdl ，程序中同时采用了传递函数的另一种表达方式，即状态方程的形式，其中[]0,01,1330,25010==⎥⎦⎤⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=D C B A ，如图1-4所示。
m 文件作图程序：ex1_2plot.mclose all ;plot(t,rin,'k',t,yout,'k'); xlabel('time(s)'); ylabel('r,y');二、线性时变系统的PID 控制 Ex2 设被控对象为Jss Ks G +=2)(，其中)2sin(300400),6sin(1020t K t J ππ+=+=，输入信号为)2sin(5.0t π。
系统仿真学报最新进展
《系统仿真学报》最新进展2008年《系统仿真学报》编辑部共收到投稿6000多篇，比07年增长近一千篇，全年共出版25期，刊登论文共计1760篇（07年1665篇），总页码7412页（07年5867页），比去年增加26%。
系统仿真学报的国内外影响力继续攀升。
2008版的《中文核心期刊要目总揽》再次收录了《系统仿真学报》。
2008年《系统仿真学报》被美国工程索引（Ei ）数据库的收录率为100%。
2008版《中国科技期刊引证报告》（核心版）选取各个学科重要科技期刊1765种。
统计的结果表明，2007年《系统仿真学报》的影响因子为0.732（扩展版为0.946），比2006年的0.503上升了46%，影响因子总排名从去年的508名上升到今年的248名，在同领域期刊中排名第2位（见表1.1-1.5）；总被引频次为3320（扩展版为4276）居同领域期刊第1位。
2008版《中国学术期刊引证报告》统计结果显示：在6500多种期刊中，《系统仿真学报》的影响因子为0.914，总被引频次为4219，列同领域期刊第1位。
见表2--10。
2009年《系统仿真学报》被全球规模最大的文摘和引文数据库Scopus 数据库收录表1.1 2007年信息科学与系统科学类总被引频次和影响因子（2008版中国科技期刊引证报告核心版）代码 期刊名称总被引频次 影响因子 数值学科排名离均差率 数值 学科排名离均差率 R060 控制理论与应用 904 4 -0.18 0.406 8 -0.26 S001 控制与决策 1599 3 0.45 0.726 3 0.33 S003 系统仿真学报 3320 1 2.00 0.763 2 0.40 B028 系统工程 841 5 -0.24 0.620 5 0.14 B025 系统工程理论与实践 2159 2 0.95 0.896 1 0.64 B018 系统工程学报 595 7 -0.46 0.624 4 0.14 B027 系统管理学报 290 9 -0.74 0.550 6 0.01 B021 系统科学与数学 327 8 -0.70 0.213 9 -0.61 S002 信息与控制 817 6 -0.26 0.514 7 -0.06 A015应用与科学学报20210-0.820.13710-0.75表1.2 2007年文献来源指标（2008版中国科技期刊引证报告扩展版）来源文献量 文献选出率 平均引文 平均作者 地区分布数 机构分布数 海外论文比 基金论文比 引用半衰期 14440.9959.743.244262950.0070.6775.872表1.3 2007年文献被引指标（2008版中国科技期刊引证报告扩展版）总被引频次 影响因子 即年指标 他引率 引用期刊数 扩散因子 学科扩散指标 学科影响指标 被引半衰期 42760.9460.120.67883619.55110.450.6123.366表1.4 2007年期刊高被引指数（2008版中国科技期刊引证报告扩展版）五年被引频次五年影响因子五年载文总数被引率 学科高被引文章分布数34620.9835320.5252 被引50%文章累积指数被引50%作者累积指数被引50%机构累积指数单篇文章最高被引次数46335415.10422表1.5 2007年期刊引证报告中被引频次最高的前5篇文章如下（2008版中国科技期刊引证报告扩展版）[1] 一种自适应蚁群算法及其仿真研究 [2] 现代建模与仿真技术发展中的几个焦点 [3] 汉语自动分词的研究现状与困难[4] 虚拟现实技术的演变发展与展望[5] 用于回归估计的支持向量机方法【第一作者】王颖 【第一作者】李伯虎 【第一作者】张春霞 【第一作者】邹湘军 【第一作者】杜树新 【年期】2002,(01) 【年期】2004,(09) 【年期】2005,(01) 【年期】2004,(09) 【年期】2003,(11) 【被引频次】22【被引频次】14【被引频次】11【被引频次】11【被引频次】11表2 系统仿真学报引证指标统计表中国学术期刊综合引证报告(2008版)统计年载文量基金论文比总被引频次他引总引比影响因子5年影响因子即年指标被引半衰期Web即年下载率2007 1444 0.68 4219 0.67 0.914 0.968 0.117 3.4 50.8 2006 915 0.63 2536 0.79 0.635 0.782 0.036 3.4 61.2 2005 826 0.58 1824 0.83 0.584 0.758 0.031 3.3 33.1 2004 781 0.56 1123 0.79 0.538 0.660 0.037 3.0 52.4 2003 512 745 0.8121 0.5161 0.0313 2.92002 471 480 0.7083 0.5791 0.0488 2.72001 244 263 0.7376 0.5267 0.0574 2.52表3 系统仿真学报访问用户来源统计表(总报表:2005-2008年) 地域名称下载频次浏览数访问量亚洲782700 881463 1664163欧洲10687 18523 29210北美洲403 2138 2541大洋洲125 150 275非洲 1 7 8表5 系统仿真学报专业引用情况统计表(总报表:1980-2008年)专业名称文献数引用频次信息科技5902 14594工程科技Ⅱ辑1464 2378基础科学227 435工程科技Ⅰ辑129 254经济与管理科学35 123社会科学Ⅰ辑38 88医药卫生科技21 78农业科技9 7社会科学Ⅱ辑 2 1哲学与人文科学7 0 表4 系统仿真学报学科引用情况统计表(总报表:1980-2008年) 学科导航文献数引用频次工业技术6349 15143交通运输278 553航空、航天309 353军事164 299经济53 159数理科学和化学104 154自然科学总论23 137天文学、地球科学45 53环境科学、安全科学18 52医药、卫生21 49社会科学总论 3 6农业科学8 3文化、科学、教育、体育24 1政治、法律 1 1综合性图书 6 0生物科学 4 0历史、地理 3 0语言、文字 1 0表6 系统仿真学报专业网络传播情况统计表(总报表:2005-2008年)专业名称下载频次浏览数访问量信息科技603193 681726 1284919工程科技Ⅱ辑148265 171124 319389基础科学21800 25270 47070工程科技Ⅰ辑10624 13273 23897经济与管理科学4187 4793 8980社会科学Ⅰ辑3459 3447 6906医药卫生科技1717 1877 3594农业科技543 629 1172社会科学Ⅱ辑75 88 163哲学与人文科学53 55 108表7 系统仿真学报单篇文献引用情况统计表(年报表:2000-2008年)（部分）文献标题作者出版年出版期引用频次虚拟实验室网络体系结构研究李仁发,周祖德,李方敏,陈幼平,彭欢宇2002 03 74现代建模与仿真技术发展中的几个焦点李伯虎,柴旭东,朱文海,邸彦强等2004 09 69基于HLA的分布交互仿真应用系统开发研究郝江波,卿杜政,欧阳伶俐,宋星2000 05 64基于Vega的视景驱动软件的分析与设计李军,王绍棣,常建刚,孙知信等2003 03 61复杂物流系统仿真及其研究现状朱卫锋,费奇2003 03 58 HLA/RTI的研究与实现姚益平,时向泉,万江华2000 04 50基于粒子系统的实时雨雪模拟王润杰,田景全,倪政国2003 04 48基于海浪谱的波浪模拟杨怀平,孙家广2002 09 47 HLA运行支撑框架(SSS-RTI)的研究与开发卿杜政,李伯虎2000 05 46随机海浪模型的建立及仿真分析邱宏安2000 03 46 MATLAB在模糊控制系统设计和仿真的应用李祖欣2003 01 44遗传算法在神经网络控制中的应用与实现杨国军,崔平远,李琳琳2001 05 43面向虚拟装配的装配顺序规划研究卢小平2003 01 42系统科学及系统复杂性研究戴汝为2002 11 41 SWARM—一个支持人工生命建模的面向对象模拟平台丁浩,杨小平2002 05 40文献标题作者出版年出版期下载频次浏览数访问量《系统仿真学报》2004年第16卷总目次2004 12 1322 152 1474 基于Matlab无刷直流电机系统仿真建模的新方法纪志成,沈艳霞,姜建国2003 12 1082 1470 2552现代建模与仿真技术发展中的几个焦点李伯虎,柴旭东,朱文海,邸彦强,王鹏,施国强,谭娟,殷润民,侯宝存2004 09 1072 1011 2083基于Matlab交流异步电机矢量控制系统的仿真建模纪志成,薛花,沈艳霞2004 03 995 1249 2244 快变衰落信道的Matlab仿真及其应用代光发,陈少平2005 01 924 1106 2030基于MATLAB仿真的神经网络控制器的设计与实现王桂娟,徐红东,王佐勋,许强,张元国2005 03 829 721 1550移动机器人路径规划技术的现状与展望张捍东,郑睿,岑豫皖2005 02 787 800 1587 建模与仿真技术发展趋势分析杨明,张冰,王子才2004 09 760 766 1526基于SIMULINK的现代通信系统仿真分析席在芳;邬书跃;唐志军;曾照福;2006 10 750 1028 1778物流系统仿真研究综述李永先;胡祥培;熊英; 2007 07 730 1033 1763 汉语自动分词的研究现状与困难张春霞,郝天永2005 01 701 804 1505 复杂物流系统仿真及其研究现状朱卫锋,费奇2003 03 701 742 1443虚拟现实技术的演变发展与展望邹湘军,孙健,何汉武,郑德涛,陈新2004 09 697 698 1395虚拟样机技术熊光楞,李伯虎,柴旭东2001 01 696 821 151 表9 科技与生产\技术\自动化(中国学术期刊综合引证报告--2008版)序号刊名总被引频次他引总引比影响因子h指数Web即年下载率1 系统仿真学报4219 0.67 0.914 26 50.82 控制与决策2195 0.94 0.907 24 82.63 自动化学报1661 0.97 0.572 15 75.94 控制理论与应用1410 0.94 0.555 15 53.55 传感器与微系统1021 0.90 0.429 13 33.26 信息与控制1019 0.97 0.669 20 53.97 机器人934 0.92 0.731 19 66.68 传感技术学报861 0.65 0.431 13 45.89 控制工程823 0.78 0.887 16 28.710 液压与气动557 0.83 0.217 11 20.811 制造业自动化551 0.95 0.302 13 26.212 模式识别与人工智能485 0.92 0.384 ——13 化工自动化及仪表468 0.78 0.444 13 22.514 自动化技术与应用429 0.92 0.259 13 28.615 自动化与仪器仪表315 0.97 0.316 10 34.316 冶金自动化300 0.92 0.312 10 20.517 工矿自动化280 0.88 0.278 9 29.718 机械制造与自动化257 0.94 0.197 12 27.619 传感器世界240 0.93 0.305 9 33.320 液压气动与密封233 0.78 0.282 9 18.121 电气传动自动化223 0.98 0.187 10 28.222 自动化与仪表214 1.00 0.226 8 37.923 指挥控制与仿真199 0.81 0.256 6 27.724 自动化博览174 0.99 0.168 12 19.025 电气自动化154 0.91 0.099 ——26 精密制造与自动化146 0.92 0.333 9 24.227 机器人技术与应用142 0.99 0.099 11 30.428 Journal of Control Theory and Applications 55 0.80 0.220 3 16.429 自动化与信息工程51 0.94 0.154 6 24.030 传动技术46 0.91 0.164 5 27.031 流体传动与控制43 0.88 0.104 3 15.732 智能系统学报33 0.91 0.112 4 56.833 系统仿真技术12 0.92 0.119 —39.134 International Journal of Automation and Computing 8 1.00 0.077 — 5.6表10 科技与生产\技术\自动化(中国学术期刊综合引证报告--2008版)序号刊名影响因子即年指标5年影响因子总被引频次1 系统仿真学报0.914 0.117 0.968 42192 控制与决策0.907 0.085 1.028 21953 控制工程0.887 0.080 0.824 8234 机器人0.731 0.058 0.960 9345 信息与控制0.669 0.045 0.883 10196 自动化学报0.572 0.044 0.927 16617 控制理论与应用0.555 0.039 0.747 14108 化工自动化及仪表0.444 0.054 0.423 4689 传感技术学报0.431 0.083 0.514 86110 传感器与微系统0.429 0.017 0.481 102111 模式识别与人工智能0.384 0.000 —48512 精密制造与自动化0.333 0.000 0.289 14613 自动化与仪器仪表0.316 0.041 0.297 31514 冶金自动化0.312 0.068 0.289 30015 传感器世界0.305 0.024 0.319 24016 制造业自动化0.302 0.018 0.310 51117 液压气动与密封0.282 0.263 0.252 23318 工矿自动化0.278 0.015 0.266 28019 自动化技术与应用0.259 0.007 0.272 42920 指挥控制与仿真0.256 0.036 0.249 19921 自动化与仪表0.226 0.007 0.185 21422 Journal of Control Theory and Applications 0.220 0.029 —5523 液压与气动0.217 0.024 0.226 55724 机械制造与自动化0.197 0.015 0.189 25725 电气传动自动化0.187 0.000 0.276 22326 自动化博览0.168 0.009 0.199 17427 传动技术0.164 0.033 0.189 4628 自动化信息与工程0.154 0.035 0.128 5129 系统仿真技术0.119 0.019 —1230 智能系统学报0.112 0.035 —3331 流体传动与控制0.104 0.018 —4332 机器人技术与应用0.099 0.000 0.346 14233 电气自动化0.099 0.019 —15434 International Journal of Automation and Computing 0.077 0.000 —8本类目计量指标平均值0.344 0.039 —581。
PID控制算法及MATLAB仿真分析
题目：以PID控制进行系统仿真学院自动化学院专业班级工业自动化111班学生姓名黄熙晴目录1 引言 (1)1.1本论文研究内容 (1)2 PID控制算法 (1)2.1模拟PID控制算法 (1)2.2数字式PID控制算法 (3)2.3PID控制算法的改进 (5)2.3.1微分项的改进 (5)2.3.2积分项的改进 (9)2.4模糊PID控制算法 (11)2.4.1模糊推理的系统结构 (12)2.4.2 PID参数在线整定原则 (12)2.5PID控制器研究面临的主要问题 .................................. 错误！未定义书签。
3 MATLAB编程和仿真 (13)3.1PID控制算法分析 (13)3.2MATLAB仿真 (15)4结语 (20)参考文献...................................................................................... 错误！未定义书签。
1 引言PID控制器以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。
光学表面等离子共振生物传感技术受温度影响很大，因此设计高精度的温度控制器对于生物分析仪十分重要。
研究PID的控制算法是PID控制器整定参数优化和设定的关键技术之一。
在工业过程控制中，目前采用最多的控制方式依然是PID方式。
它具有容易实现、控制效果好、鲁棒性强等特点，同时它原理简单，参数物理意义明确，理论分析体系完整，并为工程界所熟悉，因而在工业过程控制中得到了广泛应用。
在实际的应用中，许多被控过程机理复杂，具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等特点，特别是在噪声、负载扰动等因素的影响下，参数复杂烦琐的整定过程一直困扰着工程技术人员。
为了减少参数整定的工作量，克服因环境变化或扰动作用造成系统性能的降低，就要提出一种PID控制参数的自动整定。
1.2本论文研究内容本文在介绍传统的PID控制算法，并对传统算法改进后，在学习的基础上提出一种模糊参数自整定方法，这种模糊控制的PID算法必须精确地确定对象模型。
PID控制和其MATLAB仿真
序号，k=1,2,……,e (k-1)和e (k)分别为第(k-
1)和第k时刻所得旳偏差信号。
1.3.1 位置式PID控制算法
• 位置式PID控制系统
1.3.1 位置式PID控制算法
根据位置式PID控制算法得 到其程序框图。
在仿真过程中，可根据实 际情况，对控制器旳输出 进行限幅：[-10，10]。
• 变速积分旳基本思想是，设法变化积分项旳累加 速度，使其与偏差大小相相应：偏差越大，积分 越慢；反之则越快，有利于提升系统品质。
• 设置系数f(e(k))，它是e(k)旳函数。当 ∣e(k)∣增大时，f减小，反之增大。变速积分 旳PID积分项体现式为：
ui (k )
ki
k
1
e(i)
f
e(k )e(k )T
i0
1.3.8 变速积分算法及仿真
• 系数f与偏差目前值∣e(k)∣旳关系能够是线性 旳或是非线性旳，例如，可设为
1
f
e(k
)
A
e(k A
)
B
0
e(k) B B e(k) A B e(k) A B
1.3.8 变速积分算法及仿真
• 变速积分PID算法为：
u(k)
k
p e(k )
ki
1.3.4 增量式PID控制算法及仿真
• 增量式PID阶跃跟踪成果
1.3.5 积分分离PID控制算法及仿真
• 在一般PID控制中，引入积分环节旳目旳主要是为了 消除静差，提升控制精度。但在过程旳开启、结束或 大幅度增减设定时，短时间内系统输出有很大旳偏差 ,会造成PID运算旳积分积累，致使控制量超出执行机 构可能允许旳最大动作范围相应旳极限控制量，引起 系统较大旳振荡，这在生产中是绝对不允许旳。
本科毕业论文PID温控系统的设计及仿真
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 本科生毕业论文题目PID温控系统的设计及仿真学生指导教师学院信息科学与工程学院专业班级完成时间年月摘 要温度是工业控制的主要被控参数之一。
可是由于温度自身的一些特点，如惯性大，滞后现象严重，难以建立精确的数学模型等，给控制过程带来了难题。
要对温度进行控制，有很多方案可选。
PID 控制简单且容易实现，在大多数情况下能满足性能要求。
模糊控制的鲁棒性好，无需知道被控对象的数学模型，且在快速性方面有着自己的优势。
研究分析了PID 控制和模糊控制的优缺点，把两者相互结合，采用了用模糊规则整定P K 、I K 两个参数的模糊自整定PID 控制方法。
本研究以电烤箱为控制对象，用MATLAB 软件对PID 控制、模糊控制和参数模糊自整定PID 控制的控制性能分别进行了仿真研究。
仿真结果表明PID 对于对象模型复杂和模型难以确定的控制系统具有很大的局限性，不能满足调节时间短、超调小的技术要求。
由于模糊控制的理论（如量化因子和比例因子的确定问题）并不完善，其可能获得的控制性能无法把握，而且模糊控制易受模糊规则有限等级的限制而引起稳态误差。
参数模糊自整定PID 控制吸收前两种方法的长处，满足了调节时间短、超调量为零且稳态误差较小的控制要求。
因此本论文最终确定采用参数模糊自整定PID 控制方案。
本系统硬件采用了以 AT89C52 单片机为核心的温度控制器，选用 k 型热电偶为温度传感器结合MAX6675芯片构成前向通道，同时双向晶闸管和SSR 构成后向通道，由按键、LED 数码显示器及报警单元等组成人机联系电路。
关键词：单片机，PID ，模糊控制，仿真ABSTRACTTemperature is one of the main parameters in the industrial process control. Yet there are difficulties to have a good control of temperature because of the characteristics of the temperature itself: the temperature inertia is great, its time-lag is serious and it is hard to establish an accurate mathematical model.There are many methods to be selected in order to control a system. The PID control is simple, easily realized and in most cases it meets the control demand. Fuzzy control has the advantage of quickness, its robustness is good and there is no need to know the object’s mathematical model. This paper analyses the advantages and disadvantages of both PID control and fuzzy control and comes to the methodK and of combining them together, fuzzy self-tuning PID control. In this method,PK of the PID controller are adjusted by fuzzy control rules．In the paper Isimulations of PID control, fuzzy control and fuzzy self-tuning PID control are done by MATLAB to control a electric oven. Conclusions are that for those control objects of which models are complicated or hard to establish, the PID method has limitation and doesn’t meet the control demand. As the fuzzy control method theory is not perfect, a good control performance cannot be expected. And it could easily cause the steady-state error for it is restricted by limited grades of the fuzzy rules. Finally the fuzzy self-tuning PID control method is selected, since it meets the control demands.In this paper AT89C52 is used as controller, toward access is composed of K which is used as the temperature sensor and MAX6675. Backward access is composed of bidirectional thyristor and SSR. Man-machine circuit is composed of keyboard, LED and warning unit, etc.Key words：Micro Controller, PID Control, Fuzzy Control, Simulation目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................................................................................... I I 第一章绪论.. (1)1.1 课题的提出及意义 (1)1.2 控制系统背景介绍 (1)1.3 当代温控系统及智能算法 (2)第二章温控系统的设计 (5)2.1 温控系统的总体设计 (5)2.1.1 温控系统设计的基本原则 (5)2.1.2 温控系统的结构及设计 (6)2.2 温控系统的硬件设计 (7)2.2.1 前向通道设计 (7)2.2.2 后向通道设计 (10)2.2.3 人机通道设计 (11)小结 (15)第三章系统控制方案 (16)3.1 PID 控制 (16)3.1.1 PID的概述 (16)3.1.2 PID 控制的基本理论及特点 (16)3.2 模糊控制 (18)3.2.1 模糊控制的概述 (18)3.2.2 模糊控制的基本原理及特点 (18)3.3 模糊PID 控制 (19)小结 (21)第四章仿真研究 (22)4.1 MATLAB及其模糊逻辑工具箱和仿真环境simulink (22)4.2 仿真和优选 (23)4.2.1 控制对象模型 (23)4.2.2 仿真和方案选择 (25)小结 (32)第五章总结与展望 (33)5.1 主要工作容 (33)5.2 工作小结 (33)5.3 存在的问题及未来的方向 (34)结束语 (35)参考文献 (36)第一章绪论1.1 课题的提出及意义温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。
基于Matlab的PID温控系统的设计与仿真
基于Matlab的PID温控系统的设计与仿真摘要在Matlab6.5环境下,通过Matlab/Simulink提供的模块,对温度控制系统的PID控制器进行设计和仿真。
结果表明,基于Matlab的仿真研究,能够直观、简便、快捷地设计出性能优良的交流电弧炉温度系统控制器。
关键词温度系统数学模型;参数整定;传递函数在钢铁冶炼过程中,越来越多地使用交流电弧炉设备,温控系统的控制性能直接影响到钢铁的质量,所以炉温控制占据重要的位置。
PID控制是温控系统中一种典型的控制方式,是在温度控制中应用最广泛、最基本的一种控制方式。
随着科学发展,各行各业对温控精度要求越来越高,经典PID控制在某些场合已不能满足要求,因而智能PID控制的引入是精密温控系统的发展趋势。
为了改善电弧炉系统恒温控制质量差的现状,研制具有快速相应的、经济性好的、适合国情的恒温控制装置具有十分重要的意义。
1温控系统模型的建立在Matlab6.5环境下,通过Simulink提供的模块,对电弧炉温控系统的PID控制器进行设计和仿真。
由于常规PID控制器结构简单、鲁棒性强,被广泛应用于过程控制中。
开展数字PID控制的电弧炉控制系统模型使应用于生产实际的系统稳定性和安全性得到迅速改善。
1.1温控系统阶越响应曲线的获得在高校微机控制技术实验仪器上按以下步骤测得温度系统阶越响应曲线:1)给温度控制系统75%的控制量,即每个控制周期通过X0=255×75%=191个周波数,温度系统处于开环状态。
2)ATMEGA32L内部A/D每隔0.8s采样一次温度传感器输出的电压值,换算成实际温度值,再通过串口通讯将温度值送到电脑上保存。
使用通用串口调试助手“大傻串口调试软件-3.0AD”作为上位机接收数据并保存到文件“S曲线采集.txt”中。
3)在采集数据过程中,不时的将已经得到的数据通过“MicrosoftExcel”文档画图,查看温度曲线是否已经进入了稳态区;根据若曲线在一个较长时间里基本稳定在一个小范围值内即表明进入稳态区了,此时关闭系统。
【系统仿真学报】_模糊pid控制_期刊发文热词逐年推荐_20140723
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2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37
科研热词 仿真 pid控制 自适应模糊控制 联合仿真 混沌 模糊pid 参数优化 链条张力 自适应控制 自调整 自动控制 耦合 神经网络 滑转率控制 温度 渠道运行 消旋平台 模糊控制 模糊smith-pid控制器 模糊/pid控制 模糊 总功耗 建模 多模型 多工况 双模控制 半履带气垫车 加热炉 刮板输送机 函数逼近 主汽温控制 主动悬架 中央空调 专家pid sugeno推理 smith预估 simulink
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2012年 科研热词 仿真 限滑差速器 转速扰动 装载机 自适应 自动着舰控制系统 纵向引导控制器 空燃比控制策略 煤层气发动机 模糊pid控制 模糊pid 推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2013年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
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科研热词 过程控制工具箱 转向加速 稳定性控制 滚珠丝杠 模糊调节 模糊控制 数控伺服系统 变比值控制 动力学模型 全电动轮汽车 仿真 pid
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
一类多输入多输出系统的预测PID控制算法仿真
计算量也大为减少 , 从而提高了控制算法的有效性和可行 性。
1 系统描述和 γ GPC 算法
考虑如下离散差分方程描述的
( )
−1
p -输入 / p -输出的多
(1)
变量系统 A( z − 1 ) ∆y (k ) = z −1 B (z −1 )∆ u (k ) + ζ (k ) 其中 u (k ) 和 y (k ) 分别为包含 量
• 496 •
系
统
仿
真
学
报 注
Vol. 16 No. 3 March. 2004 性能指标(7)的右端前两项为标准 GPC 的性能指
定问题，提出了一种介于 GPC 和 PID 之间的折中算法。这 种算法的优点是既保留了预测控制的长处， 同时又考虑了操 作人员所熟悉的 PID 参数的调节方法。另外，这里采用了 一类改进的 GPC 算法，即所谓的 γ GPC ，这使得所需的
( )
L
A p z −1
( )}
(3)
将上式写为矢量形式
= GU + f
Y = GU + H z − 1 ∆ u (k − 1 ) + F z − 1 y (k )
( )
( )
其中 Ai z
( ) 为最高阶次二阶的标量多项式，其形式如下
( )
B1,1 z − 1 −1 B z = 2,1 M B p,1 z −1
用于实际工业过程的控制 [1]。即使在先进控制策略层出不穷 的今天，PID 控制仍然以其结构简单、调整维护方便、算法 简洁明了和操作人员易于接受而占据着过程控制中的主导 地位，因而使得几乎所有的工业控制系统都把 PID 控制作 为标准的控制算法。 但是，PID 控制在处理过程具有时滞、非最小相位或非 常规的动态特性时，在性能上会受到很大的限制。而对于更 加复杂的系统，就不得不采用先进的控制策略，例如：广义 预测控制（ GPC）[2]、动态矩阵控制（DMC）[3]等来获得更 好的控制性能。虽然，这类先进的预测控制算法能够提供更 高级的控制， 但是也存在多种原因阻碍着它在实际场合中的 应用。 其中一个主要的原因就是由于这类先进的控制算法在 硬件、软件和人员培训方面缺乏有效的支持，阻碍了它在 DCS 层上的实现，而且在参数调节方面，由于这类先进控
PID控制PID控制系统的分析与设计PPT教程
PID控制器的表达式
❖ PID控制器的传递函数
仍然参照图1，对PID的时域表达式进行拉普拉斯变换，可得
Gc (s)
E(s) U(s)
Kp
Ki s
Kds
Kp
1
1 Ti s
Tds
于是可得几种控制方案的控制器传递函数分别为
比例(P)控制器 Gc(s) Kp
比例积分(PI)控制器
Gc(s)
系统仿真与MATLAB PID控制系统的分析与设计
一个简单PID控制的实例
冲热水淋浴，假定冷水龙头开度保持不变，只调节热水
❖ 比例关系 根据具体的龙头和水压，温度高一度，热水需要关小一定的量，
比如说，关小一格。换句话说，控制量和控制偏差成比例关系， 偏差越大，控制量越大
控制偏差就是实际测量值和设定值或目标值之差。在比例控制规
N
式中，N→∞时，则为纯微分运算。实际中，N不必过大，一般
N=10，就可以逼近实际的微分效果。
PID参数对控制性能的影响
❖ PID参数对控制性能的影响
PID控制器的Kp,Ti,Td三个参数的大小决定了PID控制器的比例、
积分、微分控制作用的强弱
下面举例分别分析Kp,Ti,Td三个参数中一个参数发生变化而另两
PID参数对控制性能的影响
❖ 积分时间常数Ti对控制性能的影响
积分作用的强弱取决于积分常数Ti。Ti越小，积分作用就越强，
反之Ti大则积分作用弱。
积分控制的主要作用是改善系统的稳态性能，消除系统的稳态误
差。当系统存在控制误差时，积分控制就进行，直至无差，积分 调节停止，积分控制输出一常值
加入积分控制可使得系统的相对稳定性变差
step(Gc);
【系统仿真学报】_姿态测量_期刊发文热词逐年推荐_20140727
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
科研热词 仿真 飞行器 静止卫星 航姿参考系统 自主位置确定 矢量观测 目标特性 电磁散射 滤波 极化 捷联惯导系统 振动抑制 挠性航天器 弹丸 对偶四元数 姿态确定 姿态机动 姿态更新 姿态 圆锥误差 变速控制力矩陀螺 动态误差 刚体运动 凹槽 三轴转台 triad算法 kalman滤波
推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
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2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
2009年 科研热词 姿态确定 kalman滤波 陀螺漂移 边界条件 精度因子 神经网络 相位差变化率 模型误差补偿 星敏感器 无源定位 干涉仪 姿态测量系统 圆锥向角 原理建模 中心差分滤波 mems惯性器件 推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
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基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真
基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真PID控制器是一种经典的控制器，在工业自动化控制系统中广泛应用。
其主要功能是根据系统的误差信号，通过调整输出信号的比例、积分和微分部分来减小误差，并达到系统的稳定控制。
PID控制器参数整定是指确定合适的比例常数Kp、积分常数Ki和微分常数Kd的过程。
本文将介绍基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真的方法。
首先，在MATLAB中建立一个包含PID控制器的模型。
可以通过使用MATLAB的控制系统工具箱来实现这一过程。
在工具箱中，可以选择合适的建模方法，如直接设计模型、积分节点模型或传输函数模型。
通过这些工具，可以方便地建立控制系统的数学模型。
其次，进行PID控制器参数整定。
PID控制器参数整定的目标是通过调整比例常数Kp、积分常数Ki和微分常数Kd，使系统的响应特性达到最佳状态。
常用的PID参数整定方法有经验法、试误法、Ziegler-Nichols方法等。
1.经验法：根据系统的特性和经验，选择合适的PID参数。
这种方法常用于初步整定，但可能需要根据实际情况调整参数。
2.试误法：通过逐步试验和调整PID参数，使系统的输出响应逐渐接近期望值，从而达到最佳控制效果。
3. Ziegler-Nichols方法：该方法是一种经典的系统辨识方法，通过测试系统的临界稳定性，得到系统的传递函数参数，并据此计算出合适的PID参数。
最后，进行PID控制器参数整定的仿真。
在MATLAB中，可以通过使用PID模块进行仿真。
可以输入相应的输入信号和初始参数，观察系统的输出响应，并通过调整参数，得到最佳的控制效果。
总结起来，基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真的过程包括：建立控制系统模型、选择PID参数整定方法、进行PID参数整定、进行仿真实验。
PID控制器参数整定的好坏直接影响控制系统的工作性能。
通过基于MATLAB的仿真实验，可以方便地调整和优化控制系统的PID参数，提高系统的响应速度、稳定性和抗干扰性能。
基于PID控制算法的温度控制系统的设计与仿真
摘要本设计是一种温度控制系统，温度控制在工业生产和科学研究中具有重要意义。
其控制系统属于一阶纯滞后环节，具有大惯性、纯滞后、非线性等特点，导致传统控制方式超调大、调节时间长、控制精度低。
采用单片机进行炉温控制，具有电路设计简单、精度高、控制效果好等优点，对提高生产效率、促进科技进步等具有重要的现实意义。
PID控制法最为常见，控制输出采用PWM波触发可控硅来控制加热通断。
使系统具有较高的测量精度和控制精度。
单片机控制部分采用AT89S51单片机为核心，采用Keil 软件进行编程，同时采用分块的模式，对整个系统的硬件设计进行分析，分别给出了系统的总体框图、温度检测调理电路、A/D转换接口电路，按键输入电路以及显示电路，并对相应电路进行相关的阐述软件采用PID算法进行了建模和编程，在Proteus环境中进行了仿真。
关键词：PID;单片机；温度控制；Keil；ProteusAbstractThis design is a kind of temperature control system,The temperature control in industrial production and scientific research is of great significance.Belongs to pure first-order lag link, the control system has the characteristics of big inertia, pure lag and nonlinear, the traditional control overshoot and adjustment time is long, low control precision.By single chip microcomputer temperature control, has simple circuit design, high accuracy and good control effect, to improve the production efficiency, promote the progress of science and technology has important practical significance.PID control is the most common, the control output PWM wave triggering thyristor is used to control the heating on and off.Make the system has high accuracy of measurement and control precision.Single-chip microcomputer control part adopts single chip microcomputer A T89S51 as the core,Using Keil software programming,Using block pattern at the same time, analyzes the hardware design of the whole system, respectively, of the overall system block diagram is given, the temperature detection circuit, A/D conversion interface circuit, key input circuit and display circuit, and the corresponding circuit are related in this paper, the software, the PID algorithm is used for modeling and programming in the Proteus simulation environment.Key words:PID；Single chip microcomputer；The temperature control；Keil；Proteus目录1绪论 (1)2设计方案 (2)3系统硬件仿真电路 (3)3.1 温度测量调理电路 (3)3.2 A/D转换电路 (4)3.3 按键输入电路 (5)3.4 数码管显示电路 (6)3.5 温度控制电路 (7)4程序设计 (9)4.1 程序整体设计 (9)4.2 子程序设计 (1111)4.3源程序设计 (119)5软件调试与运行结果 (41)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)1绪论现代工业生产过程中，用于热处理的加热炉，需要消耗大量的电能，而且温度控制是纯滞后的一阶大惯性环节。
控制系统pid参数整定方法的matlab仿真
控制系统pid参数整定方法的matlab仿真
控制系统PID参数整定方法的MATLAB仿真，可以分为以下几个步骤：
1. 建立模型。
在MATLAB中建立你要进行PID参数整定的模型，比如电机速度控制系统或温度控制系统。
2. 设计控制器。
根据建立的模型，设计出对应的PID控制器，并将其加入到系统中。
3. 确定初始参数。
在进行PID参数整定前，需要确定PID控制器的初始参数。
通常可以选择Ziegler-Nichols方法、Chien-Hrones-Reswick方法等经典的PID参数整定法则来确定初始参数。
4. 仿真模拟。
使用MATLAB中的仿真工具，对整定后的PID控制器进行仿真模拟，并记录下系统的响应曲线和各项性能指标。
5. 调整参数。
根据仿真结果，对PID控制器的参数进行适当的调整，以达到更理想的控制效果。
6. 再次仿真模拟。
调整完参数后，再次使用MATLAB中的仿真工具，对整定后的PID控制器进行仿真模拟，并比较其与上一次仿真的差异，以确认调整是否合理。
7. 实现控制。
最后，将优化后的PID控制器应用到实际控制系统中，进行控制。
总的来说，PID参数整定是一个相对复杂的过程，需要根据具体情况选择合适的方法和工具。
MATLAB作为一种强大的数学计算软件，可以提供丰富的工具和函数，方便进行控制系统的建模和仿
真，也可以帮助我们更好地进行PID参数整定。
PID控制算法的MATLAB仿真
PID控制算法的MATLAB仿真假设我们现在要设计一个PID控制器来控制一个被控对象，该对象的传递函数为G(s)。
首先，我们需要确定PID控制器的参数。
这些参数包括比例增益Kp、积分时间Ti和微分时间Td。
在Simulink中，我们可以使用以下步骤来进行PID控制的仿真：1. 打开MATLAB，并在工具栏上选择Simulink模块。
2. 在Simulink模块中，选择一个PID控制器模块，并将其拖放到工作区域中。
4.将被控对象的传递函数G(s)添加到工作区域中，并将其与PID控制器模块连接起来。
5.添加一个把期望值作为输入的信号源，并将其连接到PID控制器模块的输入端口上。
6.添加一个作为输出的信号源，并将其与被控对象的输出端口连接起来。
7. 在Simulink模块中运行仿真。
下面以一个简单的例子来说明PID控制的仿真过程。
假设我们要控制一个小车的速度，将其速度控制在一个期望值上。
小车的动力学方程可以表示为：m * V_dot = F - B * V其中，m为小车的质量，V为小车的速度，F为施加在小车上的力，B 为摩擦系数。
首先，我们需要将动力学方程转化为传递函数的形式。
假设小车的传递函数为：G(s)=1/(m*s+B)在Simulink中，可以通过使用Transfer Fcn模块来表示传递函数。
在工作区域中添加该模块，并设置其参数为1 / (m * s + B)。
接下来，我们需要添加PID控制器模块，并设置其参数。
假设我们选择Kp=1,Ti=0.5,Td=0.1作为PID控制器的参数。
将信号源（期望值）和输出信号（小车速度）连接到PID控制器模块。
然后，将PID控制器的输出连接到小车动力学方程的输入端口。
最后，点击Simulink模块中的“运行”按钮，即可开始仿真。
在进行仿真时，可以观察小车速度是否能够达到期望值，并调整PID控制器的参数以获得更好的控制效果。
通过以上步骤，在MATLAB中可以很方便地进行PID控制的仿真。
控制仿真实验报告
实验名称：基于MATLAB/Simulink的PID控制器参数优化仿真实验日期：2023年11月10日实验人员：[姓名]实验指导教师：[指导教师姓名]一、实验目的1. 理解PID控制器的原理及其在控制系统中的应用。
2. 学习如何使用MATLAB/Simulink进行控制系统仿真。
3. 掌握PID控制器参数优化方法，提高控制系统的性能。
4. 分析不同参数设置对系统性能的影响。
二、实验原理PID控制器是一种广泛应用于控制领域的线性控制器，它通过将比例（P）、积分（I）和微分（D）三种控制作用相结合，实现对系统输出的调节。
PID控制器参数优化是提高控制系统性能的关键。
三、实验内容1. 建立控制系统模型。
2. 设置PID控制器参数。
3. 进行仿真实验，分析系统性能。
4. 优化PID控制器参数，提高系统性能。
四、实验步骤1. 建立控制系统模型使用MATLAB/Simulink建立被控对象的传递函数模型，例如：```G(s) = 1 / (s^2 + 2s + 5)```2. 设置PID控制器参数在Simulink中添加PID控制器模块，并设置初始参数，例如：```Kp = 1Ki = 0Kd = 0```3. 进行仿真实验设置仿真时间、初始条件等参数，运行仿真实验，观察系统输出曲线。
4. 分析系统性能分析系统在给定参数下的响应性能，包括超调量、调节时间、稳态误差等指标。
5. 优化PID控制器参数根据分析结果，调整PID控制器参数，优化系统性能。
可以使用以下方法：- 试凑法：根据经验调整参数，观察系统性能变化。
- Ziegler-Nichols方法：根据系统阶跃响应，确定参数初始值。
- 遗传算法：使用遗传算法优化PID控制器参数。
6. 重复步骤3-5，直至系统性能满足要求五、实验结果与分析1. 初始参数设置初始参数设置如下：```Kp = 1Ki = 0Kd = 0```仿真结果如图1所示：从图1可以看出，系统存在较大的超调量和较长的调节时间，稳态误差较大。
先进PID控制算法研究及仿真
摘要PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单，鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于工业过程控制，尤其用于可简历精确数学模型的确定性控制系统。
而实际生产过程往往具有非线性、时变不确定性，难以建立精确的数学模型，应用常规PID控制器不能达到理想的控制效果。
为了达到使PID 控制能适应复杂的工况和高指标的控制要求，人们对PID控制进行了改进，出现了各种新型PID控制器，对于复杂对象，其控制效果远远超过常规PID控制。
本文主要选取两种先进PID控制算法：专家PID控制算法和模糊自整定PID控制算法，对典型纯迟延二阶系统对象进行控制仿真。
在化工、炼油、冶金、玻璃等一些复杂的工业工程当中，被控对象除了容积迟延外，往往不同程度的存在纯迟延，具有纯迟延的过程被公认为是较难控制的过程，因此，纯迟延系统一直受到人们的关注，成为重要的研究课题之一，对此类问题的研究具有重要的理论和实际意义。
我们选择以纯迟延系统为研究对象，并和常规PID控制进行对比，来得出先进PID控制算法更能适应非线性、时变不确定性的复杂系统的控制要求的结论。
关键词：智能控制；专家PID控制；模糊自整定PID控制；纯迟延二阶系统ABSTRACTThe PID control is a development to get up at the earliest stage of control one of the strategies.Because it's calculate way be simple.Drive extensive application at the industry process control.Particularly used for can mathematics model of the resume precision really settle sex control system.But the actual production line usually hasn't line,the hour change indetermination.Hard establishment the mathematics model of the precision.Application normal regulations PID the controller can't attain ideal of control effect.For attaining to make PID control ability orientation complications of work condition and Gao index sign of control request.People carried on an improvement to the PID control. Appeared various new PID controller.For complications object, it's control effect is far far above the normal regulations PID control.This text the main selection be two kinds of forerunner PID control calculate way:expert PID control calculate way and misty from whole settle PID control calculate way.Pure to typical model delay two rank system the object carry on control to imitate true.At chemical engineering, oil refining, metallurgy, glass...etc. some complications of industry engineering in the middle.Drive control object in addition to capacity delay,usually dissimilarity degree of existence pure delay.The process had pure delay drive generally accepted for is more difficult control of process.Therefore,The pure delay system has been be subjected to people of concern.The research become importance one of the topics,to this kind problem of research have importance of theories with actual meaning.We choice with pure delay system for research bine carry on contrast with normal regulations PID e forerunner PID control calculate way more ability orientation not line,hour become indetermination complications the control of the system request of conclusion.Keywords:Intelligence control; Expert PID control; Misty from whole settle PID control; Pure delay two rank system目录摘要 (I)ABSTRACT .......................................................... I I 第1章绪论 . (1)1.1课题背景与意义 (1)1.2PID概述 (2)1.2.1 PID控制原理 (2)1.2.2 单神经元PID控制器 (3)1.2.3 模糊自适应PID控制器 (4)1.2.4 专家PID控制器 (5)1.3.典型纯迟延二阶对象 (6)第2章专家式智能自整定PID控制 (8)2.1专家智能控制 (8)2.2专家式智能整定PID控制器的典型结构 (9)2.2.1 基于模式识别的专家式智能自整定PID控制器 (9)2.2.2 专家系统智能自整定PID控制器 (11)2.3专家PID控制原理 (13)第3章模糊PID控制 (16)3.1模糊控制 (16)3.1.1 模糊控制的基本原理 (16)3.1.2 模糊控制器 (17)3.1.3 模糊控制对非线性复杂函数的逼近 (20)3.1.4 模糊参数整定的基本思想 (20)3.1.5 模糊参数整定器的设计 (21)3.2模糊控制算法采样时间的选取 (25)第4章先进PID控制的MATLAB仿真及说明 (28)4.1MATLAB简介 (28)4.2仿真模型及条件 (29)4.2.1 应用对象及仿真条件选取 (29)4.2.2 仿真比较及分析 (29)结论 (32)参考文献 (33)附录 (35)致谢 .............................................. 错误!未定义书签。
simulink PID仿真
一、设计目的1．掌握PID 控制规律及控制器实现。
2．掌握用Simulink 建立PID 控制器及构建系统模型与仿真方法。
二、使用设备计算机、MATLAB 软件 三、设计原理在模拟控制系统中，控制器中最常用的控制规律是PID 控制。
PID 控制器是一种线性控制器，它根据给定值与实际输出值构成控制偏差。
PID 控制规律写成传递函数的形式为sK s KiK s T s T K s U s E s G d p d i p ++=++==)11()()()( 式中，P K 为比例系数；i K 为积分系数；d K 为微分系数；i pi K K T =为积分时间常数；pdd K K T =为微分时间常数；简单来说，PID 控制各校正环节的作用如下：（1）比例环节：成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。
（2）积分环节：主要用于消除静差，提高系统的无差度。
积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti ，Ti 越大，积分作用越弱，反之则越强。
（3）微分环节：反映偏差信号的变化趋势（变化速率），并能在偏差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减少调节时间。
四、上机过程1、在MATLAB 命令窗口中输入“Simulink ”进入仿真界面。
2、构建PID 控制器：（1）新建Simulink 模型窗口（选择“File/New/Model ”）,在Simulink Library Browser 中将需要的模块拖动到新建的窗口中，根据PID 控制器的传递函数构建出如下模型：各模块在如下出调用：Math Operations 模块库中的Gain 模块，它是增益。
拖到模型窗口中后，双击模块，在弹出的对话框中将‘Gain ’分别改为‘Kp ’、‘Ki ’、‘Kd ’，表示这三个增益系数。
Continuous模块库中的Integrator模块，它是积分模块；Derivative模块，它是微分模块。