参数自整定PID温控系统的研究-
PID控制器参数模糊自整定研究
ｆｋ＝０，１，２，…）
ｋ
ｔ
—ｄｅ（ｔ）。—ｅ（ｋＴ）－ｅ—［（ｋ－１）Ｔ］：型２二丝二１２ Ｅｅ（，）西“ＴＺｅ（ｊＴ）＝ＴＸｅ（ｊ）
ｊ＝Ｏ
ｊ＝ｏ
（１·８）
式中， 丁——采样周期。
显然，上述离散化过程中，采样周期丁必须足够短，才能保证有足够的 精度。为书写方便，将ｅ（ｋＴ）简化表示成Ｐ（尼）等，即省去丁。将式（１—８）代入 （１－１），可得离散的ＰＩＤ表达式为
本章首先回顾一下ＰＩＤ控制的理论基础及其参数自整定的基本原理。然 后简单介绍一下智能控制算法及其在ＰＩＤ参数自整定中的应用。最后概括出 本文的主要工作及研究内容。
Ｉ．２ ＰＩＥ）控制算法的理论基础
１．２．１ ＰＩＤ控制器的基本原理‘２１
ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ、Ｉｎｔｅｇｒａｌ ａｎｄ Ｄｉ鼠ｒｅｍｉａＩ）控制器本身是一种基于对“过 去”、“现在”和“未来”信息估计的简单控制算法。
ｆｕｚｚｙ ｒｅａｓｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｒｅｇｕｌａｔｅ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ’ｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｎ．
１ｉｎｅ．Ｎｅｉｔｈｅｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｎｏｒ ｅｘａｃｔｌｙ ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｂｊｅｃｔ ｉｓ ｎｅｅｄｅｄ．ｉｔ ｏｎｌｙ ｎｅｅｄｓ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｓｙｓｔｅｍ’Ｓ ｄｅｓｉｒｅｄ ｏｕｔｐｕｔ ａｎｄ ｒｅａｌ ｏｕｔｐｕｔ ａｎｄ ｃｏｍｐｕｔｅ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅｍ，ｔｈｅｎ ｇｅｔ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｓｅｌｆ－ｔｕｎｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ ｂｙ ｆｕｚｚｙ ｉｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ．Ａｆｔｅｒ ａｔｔａｉｎｉｎｇ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｔｕｎｉｎｇ ｆａｃｔｏｒ，ｗｅ ｃａｎ ｔｕｎｅ ａｌｌ ＰＩＤ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｂｙ ｔｈｅ ｓｅｌｆ－ｔｕｎｉｎｇ ｆｏｒｍｕｌａｓ．Ｉｔ ｉｓ ｏｂｖｉｏｕｓ
PID控制器参数自整定方法研究
) = - 1 Ε = -
) = Ε
1
N (a )
Π a 4d
5Ε
( 3)
1 P I D 控制器参数自整定方法
1. 1 基于继电器反馈的 P I D 调节器参数自整定
当系统采用 P I D 控制时, G c ( s ) 为控制器的 传递函数
G c ( s) = K p
Ξkp 界比例带 ∆kp。 当闭环系统要求被控对象响应曲线衰减率 7 = 0. 75 时, 调节器的对数整定为:
∆ = 1. 67∆kp T i = 0. 5T kp T d = 0. 13T kp
( 16)
由此可得系统临界振荡周期 T kp =
1 ( t - tc )
其响应输出为 y ( t) , 设 y 3 ( t ) 为单位阶跃特性曲 线, 由于 y ( t) 与 y 3 ( t) 为相关函数, 则有:
Gc (j Gc (j
Ε c)
Gp (j
Ε c) = A m
(T d
- 180° + Η m
( 4)
Ε c) = K p
=
[1 + j
Kp
Ε c -
1
Ti
Ε c
)] ( 5)
3 式 中: y 3 ( t1 ) 、 y ( t2 ) 分别为 t1、 t2 时刻所对应的 对象输出。 通过模型辨识估计出参数 K 、 T、 Σ 后, 根据 参考文献 [ 4 ] 由 Σ T 的不同取值即可方便地计算 出调节器的参数 K p、 T i、 T d。
1 5s + 1
e-
10s
K p (n ) > K p (n - 1) K p (n + 1) = K p (n ) + C
PID控制原理与参数整定方法
PID控制原理与参数整定方法一、概述PID是比例-积分-微分控制的简称，也是一种控制算法，其特点是结构改变灵活、技术成熟、适应性强。
对一个控制系统而言，由于控制对象的精确数学模型难以建立，系统的参数经常发生变化，运用控制理论综合分析要耗费很大的代价，却不能得到预期的效果，所以人们往往采用PID调节器，根据经验在线整定参数，以便得到满意的控制效果。
随着计算机特别是微机技术的发展，PID控制算法已能用微机简单实现，由于软件系统的灵活性，PID算法可以得到修正而更加完善。
我们阳江基地有数以千计的采用PID控制的调节器，用于温度控制、压力控制、流量控制，在塑杯及灌装生产过程中，发挥着重要的作用。
因此，学习PID控制的基本原理，合理的设计PID控制系统，用好、维护好这些调节器，对提高产品质量，降低废品率，节约能源具有十分重要的意义。
本课程从系统的角度，采用多种分析方法，详细讲解经典PID控制的基本原理和PID参数的整定方法，简介现代数字PID控制思想，希望对大家使用PID调节器有所帮助。
二、调节系统的品质和特性一个调节系统的品质可以用静态品质和动态品质来衡量。
所谓静态品质就是系统稳定后，被控参数与给定值间的差值的大小。
偏差愈大则静差愈大，静差愈小静态品质愈好。
当系统受到扰动后或整定在一个新值时需要在较短时间内过渡到稳定，不发生振荡和发散，这便是衡量系统动态特性的指标。
一个好的调节系统应该二个品质都好。
但动静态品质往往是相互矛盾的，要静差小，系统的放大倍数就要大，系统放大倍数愈大则系统愈不稳定，即动态品质不好。
图1-1收敛型1图1-2收敛型2图1-3发散型落图1-4振荡型图1-1至1-4是几种典型的控制曲线，只有图1-1表示动静态品质都好。
一般的调节系统都具有惯性和滞后两种特性/只是大小不同而已。
这两个特性应从控制对象，控制作用这两个方面去理解。
弄懂以上关于调节系统的几个基本概念，对于理解PID控制的原理有很大的帮助。
基于PLC的自整定PID温度控制设计(论文)
毕业设计（论文）题目：基于PLC的自整定PID温度控制设计学生：指导老师：许思猛系别：电子信息与电气工程系专业：电气工程及其自动化班级：电气0702学号：020*******2011年6月福建工程学院本科毕业设计(论文)作者承诺保证书本人郑重承诺：本篇毕业设计(论文)的内容真实、可靠。
如果存在弄虚作假、抄袭的情况，本人愿承担全部责任。
学生签名：年月日福建工程学院本科毕业设计(论文)指导教师承诺保证书本人郑重承诺：我已按有关规定对本篇毕业设计(论文)的选题与内容进行了指导和审核，该同学的毕业设计（论文）中未发现弄虚作假、抄袭的现象，本人愿承担指导教师的相关责任。
指导教师签名：年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1课题的背景和意义 (1)1.2 PID参数整定方法的发展现状 (1)1.3模糊控制发展现状 (2)1.4温度控制系统的发展现状 (2)1.5论文的主要内容及组织结构 (3)2 PID控制 (4)2.1 PID控制原理 (4)2.2 PID 三个参数的调节作用 (5)2.3 PID 参数整定算法的温度控制系统研究 (6)2.3.1 PID 参数整定的概念 (6)2.3.2 PID控制器参数对控制性能的影响 (6)2.3.3 PID 参数整定的方法 (7)3 基于模糊控制的PID参数整定 (9)3.1模糊控制 (9)3.1.1模糊控制系统的组成 (9)3.1.2模糊控制器的设计方法 (9)3.2模糊PID参数自整定原理 (10)3.3 模糊PID参数自整定设计 (11)4模糊PID参数自整定控制的PLC 实现 (15)4.1可编程控制器及实验配置 (15)4.1.1可编程控制器的概述 (15)4.1.2可编程控制器的基本组成 (16)4.1.3实验配置和软件环境 (16)4.2 模糊PID 控制的PLC 实现 (17)4.2.1 程序设计流程 (17)4.2.2 输入量等级量化的梯形图设计 (18)4.2.3 模糊控制表程序 (19)4.2.4 反模糊化程序 (20)4.2.5 参数可调的PID 运算程序 (21)5组态软件设计以及系统分析 (23)5.1组态王软件概述 (23)5.2监控系统功能设计 (23)5.2.1 组态软件的设计要求 (23)5.2.2 组态功能设计 (23)5.3组态界面设计 (24)5.4 组态测试 (25)5.5 曲线分析 (25)6 总结与展望 (27)致谢 (28)参考文献 (29)附录基于PLC的自整定PID温度控制设计摘要温度是各种工业生产和科学实验中最普遍、也是最重要的热工参数之一。
最新温度控制系统的模糊PID参数整定及MATLAB仿真
当温差e较大时，为使温度控制系统具有较好的快 速跟踪性能，即温差较大时，温度要以较快速率 _______________________________________
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4.利用fuzzy模糊逻辑工具箱建立模糊控
制器
(1)输入/输出语言变量的建立 在MATLAB 环境ห้องสมุดไป่ตู้键入fuzzy 命令，进入模糊逻辑工具箱(如图)所
对建立的温度箱__加___热____模____型____，___在____m___a__t_l_a__b__上____仿真经整定后，得Kp等
于4.25时，响应曲线符合以上___衰___减____规_ 律，最终取Kp=0.8*4.25=3.4，
图1-1 simulink模块化系统PID仿真模型
仿真的时间选择1000 秒，设定误差值为40。仿真结果后如下图：
由于温度控制系统的设计目的是要使温度从30 度上升到70度，各种 指标和前面的PID 一致，但要实现控制速度提升且实现零超调。所 以温度的偏差e的论域设定为-40 到40.偏差变化率ed的论域整定为0.2 到0.2。设计的目的是实现PID 参数在线的自整定，在前面调试 出的曲线中可以知道，当Kp取3.4，Ki 取0.0028，Kd 取100 的时候， 系统有比较令人满意的曲线，所以在这个基础上，可以设定Kp 的 论域范围为2.7到3.6，Ki的范围为0.0022 到0.0028，Kd 的范围取60 到150。
图1-2 PID控制器作用下的仿真曲线图 _______________________________________ ___________
2.模糊PID控制器参数论域的确定
PID控制系统参数自整定技术研究报告
- - -..
02级毕业论文开题报告
电子工程系电子信息工程专业
毕业论文题目PID控制系统参数自整定技术研究
学生姓名X 冕
班级02041206
指导教师俞子荣
日期2006年2 月26日
南昌航空工业学院
图一：软件模块图
四、目标、主要特色及工作进度
●目标
以温度控制为对象，设计一套对PID参数整定进行研究的装置，采用扩充阶跃响应曲线法测试被控对象的阶跃响应曲线，从阶跃响应曲线估算所需的PID参数。
●主要特色
用单片机与电子线路技术设计一个对温度控制器进行PID参数整定研究的测试、分析系统。
该系统具有①温度测量、功率输出等功能；②温度的测量X围为0～100℃；③系统具有RS–485或RS–232接口功能，测试数据随时送入系统机保存；④系统机软件可对测试数据进行分析与PID参数的整定计算。
●工作进度
01～03周：查找资料、论证方案、英文资料翻译、撰写开题报告。
自整定PID控制系统的研制
自整定PID控制系统的研制操时宜周东祥龚树萍摘要介绍了一种自整定PID控制系统。
它采用数字触发可控硅技术，可以自动算出PID控制器的参数。
电路简单、可靠，可以得出较为准确的参数。
实验结果证明，该系统能达到较好的控制效果。
关键词PID控制器参数继电器特性自整定Study on the Autotuning System of PID ControlCao Shiyi Zhou Dongxiang Gong Shuping(Department of Electronic Science & Technology,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan 430074) Abstract An autotuning system of PID control is designed.In this system ,the digital technology is adopted to trigger the SCR,and the parameters of PID controller are automatically calculated by the control algorithm.The circuit is simple and reliable,and the parameters are fairly accurate.The practical operation has shown that this system can achieve quite good control performance.Key Words Parameters of PID controller Relay autotuning0 引言箱式电阻炉广泛地应用于冶金、化工、玻璃、陶瓷等领域中。
通常，要求对箱式电阻炉按设定的温度－时间曲线进行温度控制。
基于参数模糊自整定PID温度控制系统
基于参数模糊有整定 ＰＯ温度控制 系统 Ｉ
戴焰明， 周哲民
（ 湖南省化工职业技术学院 自 动化系， ４ ２ ０ ） 株州 １ ０ ４
摘要： 针对 Ｐ Ｃ聚合釜釜内温度控制 系统的大时滞、 Ｖ 非线性等特点和 目 前采用釜 内温度 串
ｂ Ｅ处于中等大小时， ．ｌ 当｝ 为使系统响应具有较
小的 超调， 凡应取得小些。 在这种情况下，。 Ｋ 的取值
对系统响应的影响较大，Ｉ Ｋ 的取值要适当。 ｃ Ｅ较小时， ．Ｉ 当Ｉ 为使系统具有较好的稳定性能， Ｋ 与Ｋ 均应取得大些。 。 Ｄ
同时为避免系统在设计定值附近出现振荡，Ｄ Ｋ 值的选择根据Ｉ ｌ ｃ Ｅ 来确定：当Ｉ ｌ ｃ Ｅ 值较小时，Ｄ Ｋ 取大 一些； Ｅｌ 当Ｉ 值较大时，Ｄ ｃ Ｋ 取较小值， 通常Ｋ 为中等 Ｄ
整是一项较好的改进措施。 模糊 自整定 Ｉ ＰＤ参数控制系统能在控制过程
图 ， 户 Ｃ生产工艺流程 Ｖ
中对不确定的条件、 参数、 延迟和干扰等因素进行检
Ｆ． Ｐ ＣＰ ｄｏｏ Ｐ ｃｓ一ｏｔ ｌ ｈｒ ｉＩ Ｖ ｒ ｕ ｉ ｇ ｏ ｔ ｎ ｒ ｅｓｃｎｏ ｃａ ｏ ｒ ｔ
Ａ ｓ ｃ： ｉ 叩ｅ ｓａ ｉ ｔ ｔ ｈ ｃｒｏ ｉｅｄ ａ ｎ ｏ一ｎａ ｉ ｅｐｒｕ ｃ ｔｌｓ ｔ ｏ ｂｔ ｔ ｈ ａ ｒ Ｔ ｓｐ ｒｉ ｉ ｎ ｍ ｇａ ｈ ａ ｔ ｆｔ 一ｅｙａｄｎｎｌｅ ｎａｔ ｅ ｔ ｏｒ ｙｅ ｆ ｅｃｒ ｅ ｍ ｌ ｉｒ ｍ ａ ｒ ｎｏ ｓｍ ｅ
ｐ１ ｅｚ ｉ ｅ ｃ ａｄｌ ｋｏ ｃ ｖｎｏａ ｃ ｃ ｔｌ ｌｓａ ｓＰＤ ｓ － 名ｌ ｉ ｕｚ ｅ ｐｒｕ ｃｎ ｏ ｍ ｒａｏ ａ ｏ ｎ ａ ｆ ｏ ｅｔｎ ａ ｏ ｒ ｉ ｔｔ Ｉ ｅ 印 ａｉｎ ｚ ｍ ｅ ｔ ｏ－ ｙ ｉ ｔｎｒ ｔ ｒ ｃ ｎ ｉｌ ｓ ｎ ｏ ｌ ｒｅ ｕ ｆ ｌ ｌ ｇＦ ｙｔ ａ ｒ ｚ ｅ ｔｌｒｂ ｅ ｎＦｚ ｏｔｌｔ ｏ ． ｄｓ ｓ ｅ ｅｏ Ｉ ｐｒ ｅ ｒｓ 一ｒ ｎ ｉ ｏｔｌｂｓ ｎＦｚ ｏｅ ｓ ｒｌ ａ ｄｏ ｕ ｙｃ ｒ ｈ 可 Ａ ｅ ｇ ｃ ｍ ｆＰＤ ａ ｍ ｔ ｅ ｏ ａｉｎ ｎ ｚ ｎ ｏ ｅ ｉ ｈ ｎ ａ ｅ ｉ ｇ ｚ ｇｃ ｒ ａ ｄｏ ｕ ｙ ｆ ｏ ｅ ｚ ｃｎ ｌ ｒ ｃ ｅｉ ｐｔ ｒａ 。ｔ ａ ｐ ｖｄｔ ｔｈ ｏｔｌｓ ｅ ｅｅｔ ｙａ ｉ ｒ ｅｙａｄｃ ｔｌ ｒ ｉｏ． ｏｔ ｐ ｎｉ ｓ ｕ ｆ ｒ Ｉｈｓ ｒ ｅ ｈ ｔ ｎ ｉ ｏ ｘ ｌｎ ｄｎｍｃＰ ｐｒ ｎ ｏｒ ｐ ｃｉ ｏ ｒ ｉ Ｐ ｌ ｏ ｄ ｗ ｏ ａ ｅｃ ｒ ｆ ｃ ｌ ｏ ｏ ｔ ｎ ｏ ｅ ｓｎ Ｋ ｙｗ ｒｓＰ ＣＦ ｚ ｏｔｌ ａ ＩＤｃｎ ｌ ｅ ｏ ａｉｎ ｅ ｏ ｄ ： ；ｕｚ ｎ ； ｓＰ ｏｔ ； ｉ ｒ ｎ ｉ Ｖ ｙｃ ｒ ｃ ｏ ｏ ｆ ｇ ｚｇ ｒ ｓ －
PID控制器参数模糊自整定研究
PID控制器参数模糊自整定研究PID控制器是一种广泛使用的工业控制系统组件，它可以根据设定值和实际输出值之间的误差来调整控制系统的增益，以实现系统的稳定性和性能优化。
然而，传统的PID控制器参数整定方法通常需要手动调整，这不仅需要丰富的经验，而且也难以保证参数的最优性。
因此，研究PID控制器参数的自动整定方法具有重要意义。
在过去的几十年中，模糊自整定技术成为了一种流行的PID控制器参数自动整定方法。
该技术结合了模糊逻辑和参数辨识，通过不断监测系统的运行状态，以及根据系统性能指标的变化来自动调整PID控制器的参数。
目前，关于PID控制器参数模糊自整定的研究已经取得了一定的进展。
在理论研究方面，研究者们已经提出了一些有代表性的模型和算法，如基于规则的模糊自整定、基于人工神经网络的模糊自整定等。
在实验研究方面，研究者们已经在各种实际应用场景中验证了模糊自整定技术的有效性和优越性，如电机控制、化工过程控制等。
模糊自整定技术的原理是基于模糊逻辑和参数辨识。
通过参数辨识算法来识别控制系统的参数，以确定PID控制器的最佳参数组合。
然后，利用模糊逻辑推理来确定PID控制器的输出，以实现对控制系统的有效控制。
根据系统的性能指标，如超调量、调节时间等，来反馈调节PID控制器的参数，以实现控制效果的优化。
在PID控制器中应用模糊自整定技术时，需要设置一些模糊参数，如输入输出变量的模糊化程度、模糊规则等。
这些参数的选择对控制效果有着重要影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体系统和控制要求来合理设置这些参数，以达到最佳的控制效果。
通过分析实际案例，我们发现模糊自整定技术在PID控制器中的应用取得了显著的成果。
例如，在电机控制系统中，模糊自整定技术成功地提高了系统的稳定性和响应速度。
在化工过程控制中，该技术有效降低了系统的误差和超调量，提高了控制精度。
模糊自整定技术在PID控制器参数整定中具有重要意义和应用价值。
通过将模糊逻辑和参数辨识相结合，它可以实现PID控制器参数的自动调整和优化，从而提高控制系统的性能。
基于模糊PID参数自整定的温度控制系统的研究(精)
基于模糊PID参数自整定的温度控制系统的研究摘要：工业温度控制系统具有非线性、时变性和滞后性等特性，严重影响温度控制的快速性和准确性，为了解决常规PID参数调节在温度控制中适应性差，调节效果不理想的问题，这里采用了模糊PID参数自整定控制方法，用模糊控制规则对PID参数进行修改，利用Matlab的Simulink仿真工具箱做了常规PID与模糊PID的仿真对比试验。
仿真结果表明，模糊PID参数自整定控制效果在超调量和调节时间上都小于常规PID，提高系统快速性和准确性，改善了温摘要：工业温度控制系统具有非线性、时变性和滞后性等特性，严重影响温度控制的快速性和准确性，为了解决常规PID参数调节在温度控制中适应性差，调节效果不理想的问题，这里采用了模糊PID参数自整定控制方法，用模糊控制规则对PID参数进行修改，利用Matlab的Simulink仿真工具箱做了常规PID与模糊PID的仿真对比试验。
仿真结果表明，模糊PID参数自整定控制效果在超调量和调节时间上都小于常规PID，提高系统快速性和准确性，改善了温度系统动态性能。
关键词：温度控制；Matlab仿真；模糊规则；PID在工业生产过程中温度是重要的控制参数之一，对温度的有效控制对于保证生产质量具有重大的现实意义和理论价值。
工业温度控制系统具有非线性、时变性和滞后性等特性，而常规PID控制器参数往往整定不良，性能欠佳，对运行的工作情况适应性差，导致常规PID控制不能使温度控制达到理想效果。
为了改善常规PID控制效果，增强系统的适应性，实现PID参数自整定，本文设计出一种PID参数自整定的模糊控制器。
利用模糊逻辑对PID控制器参数进行调整实现控制效果最优，将温度作为控制对象，并利用Matlab的Simulink工具箱实现仿真对比分析常规PID与模糊PID的曲线，最后应用到实际的温度控制系统中，对比分析常规PID与模糊PID的控制效果。
1 PID控制算法的相关介绍1．1 PID控制算法PID控制器因为结构简单、容易实现，并且具有较强的鲁棒性，因而被广泛应用于各种工业过程控制中。
PID控制器参数自整定技术分析
PID控制器参数自整定技术分析摘要:文章介绍PID控制的基本理论,包括基本原理、算法以及特点;控制规律以及采样周期的选择;介绍PID控制器各个参数的性能以及控制器的分类等问题,为今后求PID控制器参数的自整定技术,以适应复杂的工况和高指标的控制要求奠定基础。
关键词:PID控制,控制性能,整定方法按偏差的比例、积分和微分进行控制的调节器(简称PID调节器、也称PID 控制器)。
由于其算法简单、鲁棒性能好、可靠性高等优点,PID控制策略被广泛应用于工业过程控制中。
.而实际生产过程中往往具有非线性、不确定性,难以建立精确的数学模型,应用常规的PID控制器难以达到理想的控制效果在实际生产过程中,由于受到参数整定方法烦杂的困扰,常规PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳,对运行环境的适应性较差[1]。
针对上述问题,长期以来,人们一直在寻求PID控制器参数的自整定技术,以适应复杂的工况和高指标的控制要求。
1PID控制基本原理PID控制器本身是一种基于对“过去”、“现在”和“未来”信息估计的简单控制算法。
系统主要由PID控制器和被控对象组成。
作为一种线性控制器,它根据给定值和实际输出值构成控制偏差,将偏差按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量,对被控对象进行控制,故称PID控制器。
在连续控制系统中,P1D控制器的输出u(t)与输入e(t)之间成比例、积分、微分的关系[2]。
在计算机控制系统中,使用比较普遍的也是PID控制策略。
1.1 PID控制器参数对控制性能的影响①比例作用。
比例作用的引入是为了及时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t),以最快速度产生控制作用,使偏差向减小的趋势变化。
首先,对动态特性的影响来看,比例控制参数Kc加大,使系统的动作灵敏,速度加快,Kc偏大,振荡次数加多,调节时间加长。
当Kc太大时,系统会趋于不稳定,若Kc太小,又会使系统的动作缓慢。
其次,对稳态特性的影响来看,加大比例系数Kc,在系统稳定的情况下,可以减小稳态误差ess,提高控制精度,但是加大Kc只是减少ess,却不能完全消除稳态误差。
PID温度控制实验
PID 温度控制实验PID( Proportional Integral Derivative)控制是最早发展起来的控制策略之一，它根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量对系统进行控制。
当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID 控制技术。
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。
PID 调节控制是一个传统控制方法，它适用于温度、压力、流量、液位等几乎所有现场，不同的现场，仅仅是PID 参数应设置不同，只要参数设置得当均可以达到很好的效果。
本实验以PID 温度控制为例，通过此实验可以加深对检测技术、自动控制技术、过程控制等专业知识的理解。
一、实验目的 1、了解PID 控温原理2、掌握正校实验的方法，并用正交实验法来确定最佳P 、I 、D 参数3、会求根据温度变化曲线求出相应的超调量、稳态误差和调节时间的方法 二、仪器与用具加热装置、加热控制模块、单片机控制及显示模块、配套软件、电脑。
三、实验原理1、数字PID 控制原理数字PID 算法是用差分方程近似实现的, 用微分方程表示的PID 调节规律的理想算式为:01()()[()()]tP D I de t u t K e t e t dt T T dt=++⎰ （1）单片机只能处理数字信号，上式可等价于:10[()]nDn P n i n n i IT TU K e e e e T T-==++-∑ （2）（2）式为位置式PID 算法公式。
也可把（2）式写成增量式PID 算法形式:1112[(2)]D n n n P n n n n n n I T TU U U K e e e e e e T T----∆=-=-++-+ （3） 其中, e n 为第n 次采样的偏差量；e n-1为第n- 1次采样的偏差量；T 为采样周期；T I 为积分时间；T D 为微分时间；K P 为比例系数。
模糊PID控温算法的具体实现（一）：参数自整定模糊PID算法概念
模糊PID控温算法的具体实现（⼀）：参数⾃整定模糊PID算法概念 上个学期已经基本上实现了PID的温控算法，为了撰写⼩论⽂，这个学期最先要做的事情就是实现模糊PID的温控算法。
模糊控制系统的构成与与常规的反馈控制系统的主要区别在于控制器主要是由模糊化，模糊推理机和精确化三个功能模块和知识库（包括数据库和规则库）构成的。
具体实现过程如下所⽰：(1)预处理： 输⼊数据往往是通过测量设备测量得到的⼀个具体数据，预处理就是在它们进⼊控制器前对这些数据进⾏分类，或性质程度的定义。
预处理过程也是量化过程，它是在离散空间中把输⼊数据划分为若⼲个数字级别。
例如，假设⼀个反馈误差为 4.5，误差空间是(-5,-4…4,5)，量化器会使它靠近离它最近的级别，四舍五⼊到 5。
称量化器量化的⽐例为量化因⼦。
量化过程是个削减数据量的⽅法，但是如果量化过于粗糙，控制器会振荡甚⾄失去平衡。
(2)模糊化 在进⾏模糊化时，需要确定模糊集论域中语⾔变量各值所对应的模糊⼦集的⾪属度函数。
⾪属度函数⼀般是根据操作者的经验初步确定，在调试开发甚⾄控制器运⾏中需不断修正和优化，以满⾜控制的要求。
⾪属度函数的形状很多，但是影响模糊控制器性能的关键因素是各模糊集覆盖论域的情况，⽽⾪属函数的形状在达到控制要求⽅⾯并⽆⼤的差别，为使数学表达和运算简单，⼀般选⽤三⾓形、梯形⾪属函数。
但⾪属函数的幅宽⼤⼩对性能影响较⼤，⾪属函数形状较陡时，引起的输出变化较剧烈，控制的灵敏度⾼；⾪属函数形状平缓时，引起的输出变化较缓慢，对系统的稳定性好。
因此，在选择⾪属函数时，⼀般在偏差较⼩或接近于零附近时，采⽤形状较陡的⾪属函数；⽽在偏差较⼤的区域采⽤形状平缓的⾪属函数，以使系统具有良好的鲁棒性。
⽽且在实际⼯作中，不应出现三个⾪属函数相交的状态。
⼀般，任何两个模糊⼦集的交集的最⼤⾪属度中的最⼤值取为 0.4~0.8 之间。
另外，⾪属函数的位置分布对控制性能也有⼀定的影响，当函数在整个论域平均分布时，控制效果并不好，因此，⼀般将零固定，其它模糊⼦集向零集靠拢，以达到较好的控制效果。
温度控制PID研究毕业论文
温度控制PID研究毕业论文第1章绪论1.1 选题的依据和意义随着科学技术的发展，各类精密产品的生产制造以及特种科学实验都要求具有特定的工作环境，恒温就成为了不可缺少的条件之一。
目前我国常见的恒温系统的恒温精度为±1℃及±0.5℃也有±0.1℃。
而一些高精度的恒温系统如光学仪器厂的刻线室恒温精度已达到了±0.0056℃。
但是在某些非凡的科学实验室不仅恒温精度很高，而且干扰量多如渗透风、设备散热、送风温度波动以及电热器供电电压的波动等。
且某些干扰量如渗透风其最大值难以确定而没有采用相应的措施控制渗透风干扰量，导致房间温度的波动过大。
结果使恒温精度很难达到要求。
如何使这些非凡的科学实验的恒温精度达到使用要求成为了恒温控制系统设计的一个巨大的难题。
由于传统的PID控制算法其运算简单、调整方便，在过程控制中这种控制算法仍占据相当重要的地位。
故目前恒温室的空调系统大部分采用PID控制。
在工业生产中，经常需要控制温度、压力、流量、间距等连续变化的模拟量，无论使用模拟控制器的模拟控制系统，还是使用计算机的数字控制系统，PID控制都得到广泛的应用。
PID控制器是比例-积分-微分控制的简称，具有不需要精确的控制系统数学模型，有较强的灵活性和适应性，以及程序设计简单，参数调整方便等优点。
积分控制可以消除系统的静态误差和改善动态响应速度，比例、积分、微分三者有效地结合可以满足不同的控制要求。
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。
自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。
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。
模糊参数自整定PID温控系统的设计与研究的开题报告
模糊参数自整定PID温控系统的设计与研究的开题报告一、选题背景及意义PID控制器是工业控制中常用的一种控制算法，具有结构简单、实现方便、计算速度快等优点，在温度控制领域中被广泛应用。
目前，PID 控制器的参数调整方法主要有试验法、经验法、数学模型和自整定等方法。
其中，自整定法是一种根据系统响应动态特性自适应地调整控制器参数的方法。
虽然自整定法可以解决线性动态特性的控制问题，但由于温度变化对于温控系统的影响比较复杂，所以传统的自整定法存在一定的局限性，需要在不断研究和改进的基础上推广应用。
二、研究目标和内容本课题的主要研究目标是利用模糊控制理论对PID温控系统进行自整定，以提高系统的稳定性和控制性能。
具体研究内容包括：1. 基于模糊控制的PID控制器设计：利用模糊控制理论设计模糊PID控制器，采用模糊语言描述控制器的输入输出关系，充分考虑温度变化的复杂性。
2. 模糊参数自整定方法研究：根据PID控制器的控制误差、误差变化率和误差积分时间来调整模糊控制器的参数，通过对温度稳定性，控制精度和响应速度等指标进行评估，不断优化模糊控制器的自整定方法。
3. 系统仿真与实验验证：建立PID温控系统的数学模型，通过对比不同参数的PID控制器和模糊PID控制器的控制效果，验证模糊参数自整定方法的可行性和优越性。
三、研究方法和技术路线1. 理论研究和文献综述：深入了解PID温控系统的控制原理、自整定方法以及模糊控制理论，并结合实际应用场景进行分析和总结。
2. PID控制器设计和仿真：在Matlab/Simulink环境中，建立PID温控系统的数学模型，采用试错法调整PID参数，并进行系统仿真，分析控制效果。
3. 模糊PID控制器设计和仿真：基于模糊控制理论，设计模糊PID 控制器，并利用模糊自整定方法对模糊控制器进行参数调整，进行系统仿真比较。
4. 硬件实现和实验验证：利用单片机作为控制核心，建立基于模糊PID控制器的温控系统实验平台，并通过多组实验数据对模糊PID控制器的控制性能进行验证。
基于模糊PID参数自整定的温度控制系统的研究
基于模糊PID参数自整定的温度控制系统的研究郝少杰;方康玲【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)007【摘要】工业温度控制系统具有非线性、时变性和滞后性等特性,严重影响温度控制的快速性和准确性,为了解决常规PID参数调节在温度控制中适应性差,调节效果不理想的问题,这里采用了模糊PID参数自整定控制方法,用模糊控制规则对PID参数进行修改,利用Matlab的Simulink仿真工具箱做了常规PID与模糊PID的仿真对比试验.仿真结果表明,模糊PID参数自整定控制效果在超调量和调节时间上都小于常规PID,提高系统快速性和准确性,改善了温度系统动态性能.%The industry temperature control system has features of nonlinear, time-varying and hysteretic, which seriously affected the speed and accuracy of the temperature control. In order to solve the less adaptable regulation of conventional PID parameter adjustment in the temperature control, a parameter self-tuning control method of fuzzy PID is adopted. The method uses fuzzy control rules to modify the PID parameters and utilizes the Simulink simulation toolbox of Matlab to make a contrast test between the conventional PID and fuzzy PID. Simulation results show that the control effect of parameter selftuning of fuzzy PID is better than conventional PID in the overshoot and settling time, and the system speed, accuracy and dynamic performance are improved.【总页数】4页(P196-198,204)【作者】郝少杰;方康玲【作者单位】武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北武汉430081;武汉科技大学信息科学与工程学院,湖北武汉430081【正文语种】中文【中图分类】TN876-34【相关文献】1.基于MATLAB 的模糊PID参数自整定控制器设计与研究 [J], 王晓侃;王亮2.基于PLC的模糊参数自整定温度控制系统研究 [J], 李建平;王晓冲;谢敬华3.基于PLC的模糊参数自整定温度控制系统研究 [J], 李建平;王晓冲;谢敬华4.基于参数自整定模糊PID控制的抗生素发酵罐温度控制系统 [J], 梁云峰;谷凤民;虎恩典;郭学东5.基于模糊PID参数自整定真空冶炼炉温度控制系统的研究 [J], 高阳;陈焰;司兴登因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
TEC温控-PID参数自校正调整温控器
TEC 温控-PID 参数可自动校正调整温控器TEC-10A一 、特性描述TEC-10A 是一款高功率密度的TEC 温度控制器，额定工作负载5A ，峰值电流可达10A 。
此温度控制器可以连接专用调试器来进行参数的调节，参数调节完毕并保存后，撤去调试器，此温度控制器仍可以独立工作。
可以通过专用RS232调试线和电脑进行通讯，以进行参数设置和温度监视，以及进行温度程控。
二 、控制器指标1、输 入：DC12V~13V2、输 出：-12V 到+12V3、额定电流：6A4、控制温度范围：-55°~125°5、控制器主板尺寸：64mm*40mm6、定位孔尺寸：M3图2 TEC 控制主板尺寸及接口定义三、 接线图TEC-10A 接线端子为6芯连接器，如下图图3所示。
接线时首先连接电源线和DS18B20，并且将GND 端和DS18B20的GND 端接到一起，等到接通电源后，最后接入TEC 。
接线时，保证12V 电源线界面大于0.5mm*mm 。
接通电源后，LED1指示灯常亮，LED2指示灯指示当前控制板的工作状态。
1.0版本软件为加热时候，LED2亮，制冷时候，LED2灭。
1.1版本为当温度控制范围在设定温度的0.625度范围内时亮起，超过这个范围时，LED2熄灭。
图3接线端子连线DS18B20，常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点。
注意：正确接线面对着扁平的那一面，左负右正，一旦接反就会立刻发热，有可能烧毁！同时，接反也是导致该传感器总是显示85℃的原因。
图4 正确接线示意图四、操作流程调试TEC控制器，需要将TEC控制器调试器通过排线和主控制板连接，显示屏幕显示如下图图5所示波形。
图5 调试器液晶显示屏操作步骤：第一步：温度设置。
切换按键“Choose”键，使“#”在SV:xx.xxx的后面；通过“UP”键，向上调节设定温度，通过“DOWN”向下调节设定温度，步进量为0.0625度，但不保存；第二步：PID参数设置。
PID参数自整定在温度控制系统中的应用_王云飞
引言温度是工业对象中一个主要的被控参数，随着通讯等精密领域的发展，高精度的温度控制仪有了极其广泛的应用前景。
高精度温度控制仪主要应用于低温实验仪器或设备的制作、高真空技术、工业气体含水量的测定与医疗、控制、以及电子器件等小环境领域。
由于温度控制系统大都含有纯滞后环节，容易引起系统超调和振荡以及系统参数的变化，这种随机产生和不可准确预计的变化，无疑地增加了高精度温度控制的难度。
传统的温度控制较多地使用纯模拟电路并采用继电器－接触器或者双向晶闸管［１］进行模拟部分驱动制冷器件。
纯模拟电路温度控制有很多不足之处，比如：模拟电路设计复杂、控制精度不高、控制参数的调整主要依靠经验数据，很难做到动态调节、系统操作复杂，不利于远程控制、实时控制以及数据的实时采集等等。
本文在分析了温度控制的特点后，设计了建立在ＰＩＤ参数自整定方法的温度控制方法，具有控制精度高、控制温度范围大、制冷响应速度快等优点。
１，温度控制方法研究现状由于控制精度的不同，决定了高精度温度控制仪与普通精度的温度控制系统在很多地方有很大的差异。
温度精度的要求，无疑地增加了温度控制的难度。
在温度控制技术中，既要求快速响应，又要避免因为滞后带来的精度误差，因此需要选择合适的控制方法。
ＰＩＤ控制器因其众多优点，仍被广泛应用于过程控制中。
但是传统的ＰＩＤ算法有很多缺点：控制精度不高且很难稳定、现场的ＰＩＤ参数整定比较麻烦，被控制对象模型参数难以确定以及外界干扰很容易使其漂离最佳工况等。
由于生产过程的连续性以及参数整定所需的时间，人工重新整定实际很难执行，甚至几乎是不可能的。
一般说来，过程特性的变化将导致控制效果的恶化。
基于以上原因，就需要找到能在线施行参数自整定的方法。
图１ 继电型ＰＩＤ自整定控制结构图ＰＩＤ参数整定的方法很多，但经验公式法需要有丰富的经验；衰减曲线法需要建立系统的数学模型；基于启发式推理技术的参数自整定需要建立专家系统和推理机制，计算量大［２］。
基于自整定PID控制器的温度控制系统研究.
安徽理工大学硕士学位论文基于自整定PID控制器的温度控制系统研究姓名：欧阳磊申请学位级别：硕士专业：电力电子与电力传动指导教师：黄友锐20090601摘要摘要ＰＩＤ控制是最早发展起来的控制策略之一，是迄今为止最通用的控制方法。
目前大多数工业控制回路仍然应用着ＰＩＤ控制器或改进型ＰＩＤ控制器。
在ＰＩＤ控制中，控制效果的好坏完全取决于ＰＩＤ参数的整定与优化。
普通的ＰＩＤ控制在控制基本线性和动念特性不随时间变化的系统上控制效果不错，但是在控制非线性、时变的系统时，控制效果往往不佳。
温度控制具有非线性、大滞后、大惯性、时变性、升温单向性等特点，因此传统的ＰＩＤ控制无法对其实现有效的控制，智能ＰＩＤ开始应用于温度控制系统。
随着计算机技术和智能计算理论的发展，智能控制理论正越来越多的应用于ＰＩＤ控制器的性能改进中去。
模糊控制和神经网络各有优点，两者都能对ＰＩＤ控制器参数进行整定与优化，提高了ＰＩＤ控制器的控制性能。
本文将模糊控制与神经网络结合起来，组成模糊神经网络对ＰＩＤ三个参数进行整定与优化，设计出了一种模糊神经网络ＰＩＤ控制器结构，在此基础上以ＤＳＰ为处理器实现了具有自整定功能的ＰＩＤ温度控制系统。
系统主要包括：电源模块，采用ＴＰＳ７６８３３芯片进行电源转换；温度电压测量模块，采用Ｐｔｌ００温度传感器及其相应的测量电桥进行温度电压采集，应用ＤＳＰ的模数转换单元将模拟量转换为数字量；人机交互模块，运用ＤＳＰ的Ｉ／Ｏ模块设计出一套键盘作为输入，ＬＣＤ显示器采用点阵式液晶显示器ＭＧ．１２２３２，与ＰＣ机的交互方面，采用支持ＲＳ．２３２标准的ＭＡＸ一２３２作为驱动芯片，驱动ＤＳＰ与ＰＣ机的串行通信；温度控制模块采用控制量控制ＰＷＭ波占空比信号的策略，输出占空比信号来控制功率模块的导通，达到控制温度的目的。
最后设计并实现了基于自整定ＰＩＤ控制器的温度控制系统的主要程序。
图【３９】表【４】参【６３】关键词：ＰＩＤ控制器；参数整定；模糊神经网络；温度控制系统安徽理Ｔ人学硕Ｊ二学位论文ＡｂｓｔｒａｃｔＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｉｒｓｔｌｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ．Ｕｐｔｏｎｏｗ，ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｉｓｔｈｅｍｏｓｔｃｏｍｍｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄ．Ａｔｐｒｅｓｅｎｔ，ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｄＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｉｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒｉｔｓｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｔｒｏｎｇｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ．ＩｎＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｉｓｇｏｏｄｏｒｂａｄｄｅｐｅｎｄｓｅｎｔｉｒｅｌｙｏｎｔｈｅＰＩＤｐａｒａｍｅｔｅｒｔｕｎｉｎｇａｎｄｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ．ＲｏｕｔｉｎｅＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｉｓｇｏｏｄｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｂａｓｉｃｌｉｎｅａｒａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｙｓｔｅｍ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｒｏｕｔｉｎｅＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｉｓｏｆｔｅｎｐｏｏｒｉｎｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒ，ｔｉｍｅ—ｖａｒｙｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎｏｎ—ｌｉｎｅａｒ，ｇｒｅａｔｌａｇｇｉｎｇ，ｂｉｇｉｎｅｒｔｉａ，ｔｉｍｅｖａｒｙｉｎｇａｎｄｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｒｉｓｉｎｇ．ＴｒａｄｉｔｉｏｎａｌＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｉｓｔｈｅｒｅｆｏｒｅｕｎａｂｌｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰＩＤｂｅｇａｎｔｏｂｅｕｓｅｄｔｏｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏｍｐｕｔｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｈａｓｉｔｓｏｗｎａｄｖａｎｔａｇｅｓ．ＴｈｅｙａｒｅｂｏｔｈＣａｎｔｕｎｅＰＩＤｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｓｉｓｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｆｏｒｍｔｈｅｆｕｚｚｙｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｆｏｒｔｕｎｉｎｇｔｈｅｔｈｒｅｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＰＩＤ．ＡｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｆｕｚｚｙｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓＤＳＰ—ｐｒｏｃｅｓｓｏｒｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｗｉｔｈｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｓｅｌｆ－ｔｕｎｉｎｇＰＩＤｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ｓｙｓｔｅｍｉｓａｓｆｏｌｌｏｗｓ．Ｉｎｔｈｅｍｏｄｕｌｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ，ｃｈｉｐＴＰＳ７６８３３ｉｓｕｓｅｄｔｏｔｈｅｐｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｍｏｄｕｌｅｏｆｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ、Ｓｖｏｌｔａｇｅ，Ｐｔｌ００ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒａｎｄｉｔｓｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｂｒｉｄｇｅｉｓｕｓｅｄｔｏｖｏｌｔａｇｅａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｏｇ－－ｔｏ・・ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｕｎｉｔｓｏｆＤＳＰｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｆｒｏｍａｎａｌｏｇｔｏｄｉｇｉｔａｌ．ＩｎｔｈｅｍｏｄｕｌｅｏｆｔｈｅＨｕｍａｎ—ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ，Ｉ／ＯｏｆＤＳＰｉｓｕｓｅｄｔｏｄｅｓｉｇｎａｋｅｙｂｏａｒｄａｓａｎｉｎｐｕｔａｎｄｄｏｔ・ｍａｔｒｉｘｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌｄｉｓｐｌａｙＭＧ一１２２３２ｉｓｕｓｅｄ．ＩｎｔｈｅＰＣ—ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｅｘｔ，ａＭＡＸ一２３２ｄｒｉｖｅｒｃｈｉｐｗｈｉｃｈｓｕｐｐｏｒｔｓＲＳ一２３２ｓｔａｎｄａｒｄｉｓｕｓｅｄｔｏｄｒｉｖｅＤＳＰａｎｄＰＣ－ｄｒｉｖｅｎｓｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｍｏｄｕｌｅｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｃｏｎｔｒｏｌｖｏｌｕｍｅｉｓｕｓｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅｃｏｎｔｒｏｌｓｉｇｎａｌｏｆｗａｖｅＰＷＭａｎｄｔｈｅｄｕｔｙｃｙｃｌｅｓｉｇｎａｌｉｓｏｕｔｐｕｔｔｅｄｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｍｏｄｕｌｅｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅＩＩ摘要ｐｕｒｐｏｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒ０１．Ｆｉｎａｌｌｙｔｈｅｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｏｆｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｓｅｌｆ－ｔｕｎｉｎｇＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ．Ｆｉｇｕｒｅ【３９】Ｔａｂｌｅ【４】Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ【６３】ＫｅｙＷｏｒｄｓ：ＰＩＤｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；ｐａｒａｍｅｔｅｒｔｕｎｉｎｇ；ｆｕｚｚｙｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍＩＩＩ独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
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关键词：步进搜索法；PID 控制；参数整定；温控系统
参数自整定 PID 温控系统的研究
PARAMETER SELF-TUNING PID TEMPERATURE CONTROL SYSTEM
ABSTRACT
PID control is the most common and most effective control method industrial process control, because of many parameters and influence each other, so making parameter setting of PID control more difficult. This article describes the principle of PID controller and conventional PID controller algorithm. Discussed the common PID parameter tuning methods and self-seek optimal control (step search method) principle and characteristics, and then a variety of setting methods for PID parameter are applied to temperature control system, and application Matlab / Simulink the simulation verification, through simulation and performance curves for visual comparison tables. The results show that the step searching method to optimize the parameters of the PID can overcome the conventional method of PID parameter setting more cumbersome and setting effect unsatisfactory defects.
学生姓名： 学 班 号： 级：
潘 扬 200751170228 055110702 电气与信息工程学院 杨 玉 2011 年 6 月
所在院(系): 指导教师： 完成日期:
参数自整定 PID 温控系统的研究
参数自整定 PID 温控系统的研究
摘 要
PID 控制是工业过程控制中最常用且最有效的控制方法， 但由于参数多而且 互相影响，使得其参数整定较困难。 本文介绍了 PID 控制器的原理和常规 PID 控制器算法。讨论了常用的 PID 参数整定方法和自寻最优控制(步进搜索法)的原理及其特点，然后将各种整定方 法应用于温控系统进行 PID 参数的整定，应用 Matlab/Simulink 软件进行了仿真 验证，并通过仿真曲线和性能指标表格进行直观的对比。 结果表明步进搜索法能够对 PID 参数进行优化，可以克服常规 PID 参数整 定方法比较繁琐与整定效果不能让人满意的缺陷。
CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY
毕业设计（论文）
题目： 参数自整定 PID 温控系统的研究
学生姓名： 学 班 专 号： 级: 业：
潘 扬 200751170228 055110702 自动化(工业自动化) 杨 玉
指导教师：
2011 年 6 月
参数自整定 PID 温控系统的研究
参...............................................................................................18 4.4.1 Ziegler-Nichols 整定方法仿真 ..........................................................18 4.4.2 改进 Ziegler-Nichols 整定方法仿真 .................................................19 4.4.3 最优设定方法仿真 ...........................................................................19 4.4.4 自寻最优控制(步进搜索法)仿真 .....................................................20 4.4.5 小结 ..................................................................................................20 5 结 论 ...................................................................................................................22 参考文献 .................................................................................................................23 致 谢 .......................................................................................................................24 附 录 .......................................................................................................................25 附录 A 改进 Z-N 整定方法程序 ......................................................................25 附录 B 最优控制仿真程序 ..............................................................................25 附录 C 自寻最优控制(步进搜索法)仿真程序.................................................26
Key word: step searching method; PID control; parameter setting; temperature
control system
参数自整定 PID 温控系统的研究
目 录
1 绪 论 .................................................................................................................... 1 1.1 研究背景及目的 .......................................................................................... 1 1.2 参数整定方法研究现状 .............................................................................. 1 1.2.1 常规的 PID 参数整定方法 ................................................................ 1 1.2.2 改进的 PID 参数整定方法 ................................................................ 2 2 PID 控制器原理 .................................................................................................... 4 2.1 PID 控制基本原理 ....................................................................................... 4 2.1.1 模拟 PID 控制器 ............................................................................... 4 2.1.2 数字 PID 控制器 ............................................................................... 5 3 PID 参数整方法比较 ............................................................................................. 7 3.1 常规 PID 参数整定方法 .............................................................................. 7 3.1.1 Ziegler-Nichols 整定方法 ................................................................... 7 3.1.2 改进的 Ziegler-Nichols 整定方法 ...................................................... 7 3.1.3 最优整定方法.................................................................................... 8 3.2 自寻最优控制的方法与特点 ...................................................................... 9 3.2.1 自寻最优控制方法 ............................................................................ 9 3.2.2 自寻最优控制特点 ...........................................................................10 3.2.3 步进搜索法工作原理 .......................................................................10 3.2.4 搜索过程 ..........................................................................................11 3.2.5 搜索损失与步长 ...............................................................................12 3.2.6 应用步进搜索法的必要条件............................................................14 3.3 步进式自寻最优控制 PID 参数整定程序流程图 ......................................15 4 仿 真 ...................................................................................................................16 4.1 被控对象 ....................................................................................................16 4.2 数学模型 ....................................................................................................16 4.3 性能指标 ....................................................................................................17