计算机控制课程设计-PID控制器调节

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自动控制系统中的PID控制器调参技巧

自动控制系统中的PID控制器调参技巧在自动控制系统中，PID控制器是一种常用的控制算法。

它通过对误差信号进行比例、积分和微分的操作，以达到系统稳定性和动态性能的要求。

然而，PID控制器的调参是一个复杂而困难的问题，需要合理选择控制参数，以确保系统达到最佳的控制效果。

首先，对于PID控制器的调参需要理解三个重要参数：比例增益（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td）。

比例增益控制着响应曲线的斜率，积分时间决定了稳态误差的消除速度，而微分时间则影响系统的动态性能。

要进行PID控制器的调参，可以采用试凑法。

首先初始化PID 控制器的参数，然后根据实际系统的输出值和期望的输出值来调整控制器的参数。

不断迭代，最终找到最佳的参数组合。

这种方法的关键在于如何选择适当的初始参数和不同的调整步长。

在进行调参时，比例增益是最容易掌握的参数。

一般情况下，可以首先增大比例增益，观察系统的响应情况。

如果响应过冲严重，说明比例增益过大，需要适当减小。

反之，如果响应过慢，可以适当增大比例增益。

通过不断调整比例增益，使系统达到理想的响应速度和稳定性。

接下来是积分时间的调节。

积分时间对于稳态性能的影响非常重要。

一般情况下，可以先将积分时间设为较大值，然后通过观察系统的稳态误差来判断是否需要调整。

如果稳态误差过大，可以适当增大积分时间；如果稳态误差过小，可以适当减小积分时间。

通常来说，过小的积分时间可能会导致系统不稳定，而过大的积分时间会导致系统的响应速度变慢。

最后是微分时间的调节。

微分时间主要影响系统的动态性能，可以用于改善系统的响应速度和抑制过冲。

一般情况下，可以先将微分时间设为较小值，然后观察系统的响应以及过冲情况。

如果系统响应过快，可以适当增大微分时间；如果过冲现象明显，可以适当减小微分时间。

需要注意的是，过大的微分时间可能会引入噪声，反而导致系统性能下降。

除了试凑法，还可以采用经验公式进行初步的调参。

例如，柯西公式可以用于相对理想阶跃响应的调参，兹格勒-尼科尔斯公式适用于死区系统的调参，查尔斯方程可以用于超前控制系统的调参。

PID控制器的原理与调节方法

PID控制器的原理与调节方法PID控制器是一种常见的控制算法，广泛应用于工业自动化系统中。

它是通过对反馈信号进行比例、积分和微分处理，来实现对被控对象的控制。

本文将介绍PID控制器的原理和调节方法，并探讨其在实际应用中的一些注意事项。

一、PID控制器原理PID控制器的原理基于三个基本元素：比例、积分和微分。

这三个元素分别对应控制误差的当前值、累积值和变化值。

PID控制器根据这三个元素的加权和来生成控制信号，以实现对被控对象的稳定控制。

1. 比例元素（P）比例元素是根据当前的控制误差进行调节的。

它直接乘以一个比例系数，将误差放大或缩小，生成相应的控制信号。

比例元素的作用是快速响应控制误差，但可能引起超调和震荡。

2. 积分元素（I）积分元素是对控制误差的累积值进行调节的。

它将误差进行积分，得到一个累积值，并乘以一个积分系数，生成相应的控制信号。

积分元素的作用是消除稳态误差，但可能导致系统响应过慢或产生超调。

3. 微分元素（D）微分元素是对控制误差的变化率进行调节的。

它将误差进行微分，得到一个变化率，并乘以一个微分系数，生成相应的控制信号。

微分元素的作用是预测误差的变化趋势，以提前调整控制信号，但可能引起过度调节和噪声放大。

通过调节比例、积分和微分元素的系数权重，可以优化PID控制器的响应速度、控制精度和抗干扰能力。

二、PID控制器调节方法PID控制器的调节方法通常包括经验法和自整定法两种。

1. 经验法经验法是基于经验和试错的方法，通过手动调节PID控制器的系数来实现对被控对象的控制。

具体步骤如下：步骤一：将积分和微分元素的系数设为零，只调节比例元素的系数。

步骤二：逐渐增大比例系数，观察系统的响应，并调整至系统稳定且响应时间较短。

步骤三：增加积分系数，减小系统的稳态误差，但要注意避免系统过调和震荡。

步骤四：增加微分系数，提高系统对突变的响应速度，但要避免过度调节和噪声放大。

2. 自整定法自整定法是基于系统辨识和参数整定理论的方法，通过对系统的频域或时域特性进行分析，自动计算得到PID控制器的系数。

自动控制课程设计pid

自动控制课程设计pid一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握PID控制原理，理解比例（P）、积分（I）、微分（D）各自的作用及相互关系。

2. 使学生了解自动控制系统中PID参数调整对系统性能的影响。

3. 引导学生运用数学工具描述控制系统的动态特性。

技能目标：1. 培养学生运用PID算法解决实际控制问题的能力。

2. 让学生掌握使用仿真软件进行PID控制器设计和参数优化的方法。

3. 培养学生通过实验分析控制效果，进而调整PID参数的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对自动控制技术的兴趣，激发学习热情。

2. 培养学生的团队合作意识，提高沟通与协作能力。

3. 引导学生关注自动化技术在生活中的应用，认识到科技发展对社会进步的重要性。

分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程将目标分解为以下具体学习成果：1. 学生能够阐述PID控制原理，并解释P、I、D参数对系统性能的影响。

2. 学生能够运用仿真软件设计PID控制器，并完成参数优化。

3. 学生能够通过实验，观察和分析控制效果，根据实际情况调整PID参数。

4. 学生在课程学习中展现出积极的学习态度和良好的团队合作精神。

二、教学内容1. 理论部分：a. 控制系统基本概念及性能指标介绍（对应教材第2章）b. PID控制原理及其数学描述（对应教材第3章）c. PID参数调整对系统性能的影响分析（对应教材第4章）2. 实践部分：a. 使用仿真软件（如MATLAB/Simulink）进行PID控制器设计与仿真（对应教材第5章）b. 实际控制实验，观察和分析PID参数调整对系统性能的影响（对应教材第6章）3. 教学进度安排：a. 第1周：控制系统基本概念及性能指标学习b. 第2周：PID控制原理及其数学描述学习c. 第3周：PID参数调整对系统性能的影响分析d. 第4周：仿真软件操作培训及PID控制器设计e. 第5周：实际控制实验操作及结果分析教学内容遵循科学性和系统性原则，结合教材章节，确保学生能够逐步掌握自动控制及PID控制相关知识。

pid控制系统课程设计

pid控制系统课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握PID控制系统的原理、结构和应用，具备分析和设计PID控制系统的能力。

具体目标如下：1.知识目标：–了解PID控制系统的概念、原理和组成部分；–掌握PID控制器的参数调整方法；–了解PID控制系统在实际应用中的优缺点。

2.技能目标：–能够运用PID控制原理分析和解决实际问题；–能够使用仿真软件进行PID控制系统的模拟和优化；–能够设计简单的PID控制系统并进行实际操作。

3.情感态度价值观目标：–培养学生对自动化技术的兴趣和认识，认识到PID控制系统在现代工业中的重要作用；–培养学生勇于探索、善于合作的科学精神；–培养学生关注社会、关心他人的责任感。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括以下几个部分：1.PID控制系统的概念和原理：介绍PID控制系统的定义、作用和基本原理，让学生了解PID控制系统在工业控制中的应用。

2.PID控制器的参数调整：讲解PID控制器的参数（比例系数、积分系数、微分系数）的作用和调整方法，引导学生掌握参数调整的技巧。

3.PID控制系统的应用：分析PID控制系统在实际应用中的优缺点，让学生了解PID控制系统在不同领域的应用实例。

4.PID控制系统的仿真与实际操作：利用仿真软件，让学生亲自模拟和优化PID控制系统，提高学生运用所学知识解决实际问题的能力。

三、教学方法本节课采用多种教学方法相结合，以提高学生的学习兴趣和主动性：1.讲授法：讲解PID控制系统的原理、结构和参数调整方法，为学生提供系统的知识结构。

2.案例分析法：分析实际应用中的PID控制系统案例，让学生了解PID控制系统的应用场景和优缺点。

3.实验法：让学生利用仿真软件进行PID控制系统的模拟和优化，培养学生的实际操作能力。

4.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和体会，提高学生的沟通能力和团队协作精神。

四、教学资源本节课的教学资源包括以下几个方面：1.教材：选用国内权威的PID控制系统教材，为学生提供系统的理论知识。

PID控制原理与调整方法

PID控制原理与调整方法PID控制器是一种广泛应用于自动控制领域的控制器，其原理基于对误差信号的比例、积分和微分三个部分进行分析和调节。

PID控制器的主要作用是根据输入信号与期望输出信号之间的误差来调节控制系统的输出，使系统能够实现更加精确的控制。

\[ u(t)=K_pe(t)+K_i\int_0^t{e(\tau)d\tau}+K_d\frac{de(t)}{dt} \]其中，u(t)是控制器的输出，e(t)是输入信号与期望输出信号之间的误差，Kp、Ki、Kd分别是比例、积分和微分系数。

- 比例作用（Proportional）：比例控制是指输出控制量与误差信号之间的线性关系，即比例系数Kp乘以误差信号e(t)。

比例作用可以减小系统的稳定性误差，但容易导致系统的过冲和振荡。

- 积分作用（Integral）：积分作用是指输出控制量与误差信号的积分关系，即积分系数Ki乘以误差信号的积分。

积分作用可以消除系统的稳态误差，但可能会增大系统的超调量。

- 微分作用（Derivative）：微分作用是指输出控制量与误差信号的微分关系，即微分系数Kd乘以误差信号的微分。

微分作用可以改善系统的动态响应速度，减小系统的超调和振荡，但会增大系统的噪声敏感性。

综合比例、积分和微分三种作用，PID控制器可以实现对系统的精确控制，同时保持系统的稳定性和鲁棒性。

1.手动调整：手动调整是一种通过经验和试错的方式来确定PID控制器的参数的方法。

根据控制系统的响应特性，逐步调节比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd的数值，直到系统的性能达到满意的水平。

2.试控调整：试控调整是一种通过对系统的输出信号进行试控实验，从而确定PID控制器的参数的方法。

通过改变比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd的数值，观察系统的响应特性，逐步调整参数，直到找到最佳的参数组合。

3. 自动调整：自动调整是一种通过计算机算法来优化PID控制器的参数的方法。

PID参数设置及调节方法

PID参数设置及调节方法1.什么是PID控制器？PID控制器是一种常用的闭环控制器，用于自动调节系统输出以使系统响应达到期望值。

PID控制器由三个部分组成：比例（Proportional），积分（Integral）和微分（Derivative）。

比例部分根据当前误差调整输出，积分部分根据过去误差的累积调整输出，微分部分根据误差的变化率调整输出。

2.PID参数PID控制器的性能取决于三个参数：比例增益（Kp）、积分时间（Ti）和微分时间（Td）。

PID参数越合理，系统响应越快、稳定。

3.PID参数设置方法设置PID参数的一般方法包括试验法、Ziegler-Nichols法和频率响应法等。

(1)试验法：通过对系统进行试验，手动调节PID参数，观察系统响应并调整参数至效果最佳。

试验法简单有效，但需要经验和时间。

(2) Ziegler-Nichols法：通过观察系统的临界响应，确定合适的PID参数。

Ziegler-Nichols法中共有三种方法：经验法、连续模型法和离散模型法。

这些方法根据系统的临界增益(Ku)和临界周期(Tu)计算PID参数。

经验法适用于简单的系统，连续模型法适用于具有较强非线性的系统，离散模型法适用于数字控制系统。

(3)频率响应法：通过对系统进行频率响应测试，根据系统的频率特性确定PID参数。

频率响应法需要用到系统的传递函数，适用于线性、时不变的系统。

4.PID参数调节方法当得到了初步的PID参数后，还需要进行参数调节才能达到期望的控制效果。

(1)手动调参法：根据系统的响应特性，手工调整PID参数。

首先将积分和微分增益设置为零，仅调整比例增益。

根据系统的超调量和调整时间，逐渐增加积分和微分增益，直到系统响应满足要求为止。

(2)自动调参法：利用自适应算法或优化算法自动调整PID参数。

自适应算法根据系统响应实时调整PID参数，如基于模型参考自适应控制（MRAC）算法。

优化算法通过目标函数最小化或优化算法最佳PID参数。

PID控制器的原理与参数调节

PID控制器的原理与参数调节PID控制器（Proportional-Integral-Derivative Controller）是一种常用的自动控制算法。

本文将介绍PID控制器的原理，并探讨其参数调节方法。

一、PID控制器原理PID控制器是基于反馈原理的控制算法，通过不断测量目标系统的状态，并根据实际误差来调节输出控制信号，以使系统的输出尽可能接近期望值。

PID控制器由三个参数组成：比例增益Kp、积分时间Ti和微分时间Td。

它们分别对应于控制器的三部分：比例部分、积分部分和微分部分。

1. 比例部分（Proportional）比例控制部分根据系统当前的误差进行调节。

比例增益Kp越大，系统的响应速度越快，但过大的增益可能导致系统产生超调或振荡的现象。

2. 积分部分（Integral）积分控制部分根据系统历史误差的累积值进行调节。

积分时间常数Ti越大，系统越稳定，但过大的积分时间可能导致系统对误差的响应过慢。

3. 微分部分（Derivative）微分控制部分根据当前误差的变化率进行调节。

微分时间常数Td 越大，系统对误差的变化越敏感，但过大的微分时间可能导致系统产生过冲。

综上所述，PID控制器的输出可以表示为：C(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，C(t)为控制器的输出，e(t)为系统当前误差，Kp、Ki、Kd为控制器的参数。

二、PID控制器的参数调节PID控制器的参数调节是为了优化系统的控制性能，通常可以通过试验、实验和理论分析等方法得出最佳参数。

常用的参数调节方法包括以下几种：1. 手动调节法手动调节法是最直观和简单的方法。

通过观察系统的响应曲线，逐步调节比例增益Kp、积分时间Ti和微分时间Td，使系统的超调量、响应速度和稳定性达到最佳状态。

但这种方法需要经验和耐心，并且耗费时间。

2. Ziegler-Nichols方法Ziegler-Nichols方法是一种经验性的整定方法，通过系统的开环响应曲线来确定参数。

PID参数调节方法

PID参数调节方法PID控制器是控制工业过程的一种常用控制器，它通过测量系统的偏差、对偏差进行比例、积分和微分处理，实现对系统的控制。

PID控制器的参数调节是一个关键的问题，合适的参数调节可以使系统具有良好的稳定性和快速的响应。

一、参数的选择：1.比例参数Kp：比例参数决定控制器根据偏差大小对输出进行调整的幅度，Kp越大，输出响应越敏感，但可能引起系统的振荡和不稳定。

可以通过试错法或经验法调节Kp的大小，观察系统响应的变化。

2.积分时间Ti：积分时间决定控制器对累积偏差的调整速度，Ti越大，控制器对偏差的积累越慢。

可以通过试错法或经验法调节Ti的大小，观察系统响应的变化。

3.微分时间Td：微分时间决定控制器根据偏差变化率进行调整的幅度，Td越大，控制器对偏差变化率的敏感性越高。

可以通过试错法或经验法调节Td的大小，观察系统响应的变化。

二、经验法调节：1. Ziegler-Nichols方法：该方法通过试错法来调节PID参数。

首先将积分时间Ti和微分时间Td设为零，逐渐增大比例参数Kp，观察输出响应的变化。

当输出开始出现振荡时，记录此时的Kp值，记为Kpu。

然后将Kp调整到一半的值，再测量此时的周期Tu。

根据Tu和Kpu的值，可以得到PID参数的初值。

调整其中一参数时，其他参数保持不变。

2. Tyreus-Luyben方法：该方法也是通过试错法调节PID参数。

首先将比例参数Kp设为零，逐渐增大积分时间Ti，观察输出响应的变化。

当输出开始出现振荡时，记录此时的Ti值，记为Tiu。

然后将Ti调整到一半的值，再测量此时的周期Tu。

根据Tu和Tiu的值，可以得到PID参数的初值。

调整其中一参数时，其他参数保持不变。

三、自整定方法：1. Chien-Hrones-Reswick方法：该方法需要对被控对象进行一次阶跃响应的测试。

根据阶跃响应曲线的形状，可以计算出PID参数的初值。

根据系统的动态特性，选择合适的修正系数进行参数的微调。

PID控制原理与调整方法

PID控制原理与调整方法1.比例控制（P控制）：比例控制是根据误差的大小来进行调整。

当误差大时，输出信号也会相应地增大，以加大控制作用力度；当误差小于设定值时，输出信号也会适当减小。

比例控制的目的是使输出与设定值之间的误差尽量减小。

2.积分控制（I控制）：积分控制是根据误差的累积量来进行调整。

当误差积累到一定程度时，输出信号会相应地增加或减小，以加速误差的消除过程。

积分控制的目的是缩小偏差，使系统达到更快的稳定状态。

3.微分控制（D控制）：微分控制是根据误差的变化率来进行调整。

当误差的变化率较大时，输出信号也会相应地调整，以实现更迅速的响应。

微分控制的目的是提高系统的稳定性和抗干扰能力。

根据实际控制需求，可以根据被控对象的性质和特点来调整PID控制参数。

以下是几种常用的PID参数调整方法：1.经验调参法：根据经验和实际控制经验，手动调整PID控制参数，逐渐找到使系统达到稳定且性能良好的参数组合。

这种方法简单直观，但需要丰富的实际经验和耐心。

2.理论分析法：根据被控对象的数学模型和系统性能指标的要求，通过理论分析方法来计算合适的PID参数。

这种方法需要深入理解被控对象的特性和控制原理，并具备一定的数学和控制理论基础。

3. 自整定方法：使用自整定算法来在线调整PID控制参数。

自整定方法有多种，如Ziegler-Nichols方法、Chien-Hrones-Reswick方法等。

这些方法均基于试控制行为和系统频率响应参数的分析计算，通过不断试控过程的反馈信息来调整PID参数。

4.优化算法：使用优化算法来寻找最佳的PID参数组合。

优化算法包括遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等。

这些算法通过不断迭代运算来参数空间中的最优解，以实现系统稳定性和性能的最佳平衡。

需要注意的是，PID参数的调整是一个较为复杂的过程，需要在实际应用中不断试验和调整，根据实际情况进行优化。

此外，不同的被控对象和控制要求可能需要不同的PID参数组合，因此在实际应用中需要灵活调整和适当的参数修正。

PID控制器调节

PID控制器调节PID控制器是一种常用的自动控制器，用于调节系统输出以使其与期望值保持一致。

它通过不断的测量系统输出与期望值之间的差异，并根据错误的大小来调整控制参数，以达到稳定的系统控制。

本文将介绍PID控制器的基本原理、控制参数的调节方法以及其在工业应用中的应用案例。

一、PID控制器的原理PID控制器是由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个组成部分组成的，它们分别代表了系统输出值与期望值之间的比例差异、积分总和和微分变化率。

PID控制器的工作原理可以描述为以下公式：u(t) = Kp * e(t) + Ki * ∫e(t)dt + Kd * de(t)/dt其中，u(t)是控制器的输出，e(t)是系统输出与期望值之间的误差，Kp是比例增益，Ki是积分时间常数，Kd是微分时间常数。

比例部分（P）根据误差的大小来产生输出信号，用于校正系统输出与期望值之间的比例差异。

当误差越大时，比例增益的作用就越大。

积分部分（I）用于抵消系统输出与期望值之间的积分误差。

它根据误差的累积值来产生输出信号，当误差持续存在时，积分部分的作用逐渐增大。

微分部分（D）根据误差的变化率来产生输出信号，用于抑制误差的快速变化。

当误差的变化率较大时，微分增益的作用就越大。

通过合理的设置控制参数（Kp，Ki和Kd），PID控制器能够精确地调节系统输出，使其尽可能接近期望值。

二、PID控制器参数的调节方法为了使PID控制器能够准确地控制系统，需要根据具体的应用场景来调节控制参数。

常见的PID控制器参数调节方法有以下几种：1. 手动调节法：根据经验和实际测试，逐步调整控制参数，观察系统响应并逐渐接近期望值。

这种方法适用于简单的控制系统，但需要经验和时间。

2. Ziegler-Nichols方法：该方法通过一系列的实验来确定合适的控制参数。

首先，将控制器的比例增益调至临界增益点，然后根据震荡周期和震荡振幅计算出适当的积分时间常数和微分时间常数。

PID参数设置及调节方法

PID参数设置及调节方法方法一:PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉,参考测量值跟踪与设定值曲线,从而调整P\I\D的大小。

PID控制器参数的工程整定,各种调节系统中P.I.D参数经验数据以下可参照：温度T: P=20~60%,T=180~600s,D=3-180s压力P: P=30~70%,T=24~180s,液位L: P=20~80%,T=60~300s,流量L: P=40~100%,T=6~60s。

我在手册上查到的，并已实际的测试过，方便且比较准确应用于传统的PID1。

首先将I，D设置为0，即只用纯比例控制，最好是有曲线图，调整P值在控制范围内成临界振荡状态。

记录下临界振荡的同期Ts2。

将Kp值=纯比例时的P值3。

如果控制精度=1.05%，则设置Ti=0.49Ts ； Td=0.14Ts ；T=0.014 控制精度=1.2%，则设置Ti=0.47Ts ； Td=0.16Ts ；T=0.043控制精度=1.5%，则设置Ti=0.43Ts ； Td=0.20Ts ；T=0.09朋友，你试一下，应该不错，而且调试时间大大缩短我认为问题是，再加长积分时间，再减小放大倍数。

获得的是1000rpm以上的稳定，牺牲的是系统突加给定以后系统调节的快速性，根据兼顾原则，自己掌握调节指标吧。

方法二:1．PID调试一般原则a.在输出不振荡时，增大比例增益P。

b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。

c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。

2．一般步骤a.确定比例增益P确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。

输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此时的比例增益P逐渐减小，直至系统振荡消失，记录此时的比例增益P，设定PID的比例增益P为当前值的60%~70%。

比例增益P调试完成。

PID控制器调试方法

PID控制器调试方法比例系数的调节比例系数p的调节范围一般是：0.1-100如果增益值取值0.1，PID调节器输出变化为十分之一的偏差。

如果增益值取值100，PID调节器输出变化为一百倍的偏差。

可见该值越大，比例产生的增益作用越大。

初调时，选小一点，然后慢慢调大，直到系统波动足够小时，再改调剂积分或者微分系统。

过大的P值会导致系统不稳定，持续震荡；过小又会使系统反应迟钝。

合适的值应该使系统由足够的灵敏度但又不会反应过于灵敏，一定时间的迟缓要靠积分时间来调节。

积分系数的调节积分时间常数的定义是，偏差引起输出增长的时间。

积分时间设为1秒，则输出变化100%所需时间为1秒。

初调时要把积分时间设置长些，然后慢慢调小直到系统稳定为止。

微分稀疏的调节微分值是偏差的变化率。

例如，如果输入偏差值线性变化，则在调节器输出侧叠加一个恒定的调节量。

大部分控制系统不需要调解微分时间。

因为只有时间滞后的系统才需要附加这个参数。

如果画蛇添足加上这个参数反而会使系统的控制受到影响。

如果通过比例、积分参数的调节还是收不到理想的控制要求，就可以调节微分时间，初调时把这个系数设小，然后慢慢调大，直到系统稳定。

PID调节到底是什么东西? 下面我来解说一下，如有不当请指正：经常看到有关PID调节问题书籍，看来看去看不懂他们再说什么。

还有一些技术员一提起PID调节，就摇头，搞不懂呀！那么PID调节的实质是什么？通俗的概念是什么？我们通过图1进行分析。

此主题相关图片如下插入校正网络的情况现在我们首先讨论自动控制系统引入比例积分PI的情况，见图4。

曲线PI（1）对阶跃信号的响应特性曲线，当t=0时，PI的输出电压很小，（由比例系数决定）当t>0时，输出电压按积分特性线性上升，系统放大系数Ue线性增大。

这就是说，当系统输入端出现大的误差时，控制输出电压不会立即变得很大，而是随着时间的推移和系统误差不断地减小，PI的输出电压不断增加，既，系统放大系数Ue不断线性增大。

计算机控制课程设计---带死区PID控制

关于带死区PID温度控制系统实训报告1.实习内容及其要求本次实习主要是通过温度的设定值和反馈值，计算其偏差，并使用基本PID、或不完全微分PID或微分先行PID或死区PID或积分分离PID或积分限幅PID 控制算法输出控制信号，整定PID参数，使被控的温度达到设定值。

具体实训内容包括AC6611过程卡的接线和测试、数据采集程序设计、PID算法程序设计、控制输出程序设计、人机界面程序设计、PID参数整定、实训报告。

通过本次实训，让学生了解计算机控制系统的基本组成，提出计算机控制系统的设计思路，初步学会计算机控制系统软硬件设计及调试的方法，具备技术实现能力；基本上能够处理实践过程中出现的问题并提出解决办法，进一步提高学生的计算机应用水平。

要求学生能完成一个基本PID或不完全微分PID或微分先行PID或死区PID或积分分离PID或积分限幅PID单回路温度控制系统的设计和调试过程。

2.AC6611多功能过程通道卡2.1 功能特点与技术指标AC6611是一款廉价通用A/D、D/A板和I/O卡，AD工作在查询方式，采用PCI总线支持即插即用、无需地址跳线。

AC6611具有16路单端模拟输入、1路12位D/A和32路开关量（16路输入及16路输出）。

A/D转换器：120KHZ，12位A/D，ADS7816，a/d内部采样保持器工作方式：软件查询方式16位单输入：输入阻抗：1M欧姆连接器：DB25孔式输入连接器A/D最大通过率:70KHZ1）模拟量输出（D/A）1路12位DA，分辨率12位，精度：0.2%。

电压输出，最大输出电流：5mA。

输出零点误差小于±10mA。

输出范围：10V、±10V，跳线器选择。

输出简历时间小于：50uS。

输出插座：DB25（孔）连接器。

2）模拟量输入（A/D）A/D转换器：120KHZ，12位A/D，ADS7816，A/D内置采样保持器。

工作方式：软件查询。

16路单端输入，输入阻抗：1MΩ最大输入耐压电压：<+12V/-5.5V，瞬时输入耐压：-25V- +30V 连接器：DB25孔式输入连接器。

控制理论课程设计pid

控制理论课程设计pid一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PID控制理论的基本概念、原理和应用方法。

通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：理解PID控制器的原理、结构和参数调整方法；掌握PID控制算法的实现和应用。

2.技能目标：能够运用PID控制理论分析和解决实际控制系统问题；具备PID控制器的设计和参数优化能力。

3.情感态度价值观目标：培养学生对自动控制技术的兴趣和热情，提高学生解决实际问题的能力，培养学生的创新意识和团队协作精神。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.PID控制理论的基本概念和原理：包括PID控制器的结构、工作原理和参数调整方法。

2.PID控制算法的实现：包括PID控制算法的编程实现和仿真分析。

3.PID控制器的应用：包括PID控制器在各种实际控制系统中的应用案例分析。

4.PID控制器的设计和参数优化：包括PID控制器的设计方法、参数优化策略和实际应用。

三、教学方法为了达到本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解PID控制理论的基本概念、原理和应用，使学生掌握基本知识。

2.讨论法：通过分组讨论和课堂讨论，引导学生深入思考和理解PID控制理论。

3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解PID控制器在实际中的应用和效果。

4.实验法：通过实验操作，使学生亲手实践PID控制器的设计和应用，提高学生的实际操作能力。

四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的PID控制理论教材，为学生提供系统的学习资料。

2.参考书：提供相关的参考书籍，丰富学生的知识体系。

3.多媒体资料：制作课件、教学视频等多媒体资料，提高课堂教学效果。

4.实验设备：准备相关的实验设备和器材，为学生提供实践操作的机会。

五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用以下评估方式：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和参与程度。

pid控制算法课程设计

pid控制算法课程设计一、教学目标本节课的教学目标是使学生掌握PID控制算法的基本原理和应用方法。

知识目标包括：了解PID控制算法的组成部分，理解比例、积分、微分三个参数的作用和调整方法；技能目标包括：能够运用PID控制算法解决实际问题，如控制系统的设计和优化；情感态度价值观目标包括：培养学生的创新意识和团队合作精神，提高他们对自动控制领域的兴趣和热情。

二、教学内容本节课的教学内容主要包括PID控制算法的基本原理、参数调整方法和应用案例。

首先，介绍PID控制算法的组成部分，包括比例、积分、微分三个部分的作用和相互关系；其次，讲解PID控制算法的参数调整方法，包括如何根据系统的动态特性和工作条件来选择合适的参数；最后，通过实际案例分析，使学生掌握PID控制算法在控制系统中的应用方法和技巧。

三、教学方法为了达到本节课的教学目标，将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。

首先，采用讲授法，系统地讲解PID控制算法的基本原理和参数调整方法；其次，采用案例分析法，引导学生通过分析实际案例，掌握PID控制算法在控制系统中的应用；此外，还将学生进行小组讨论和实验操作，以培养他们的实践能力和团队合作精神。

四、教学资源为了支持本节课的教学内容和教学方法的实施，将准备以下教学资源：教材《自动控制原理》，用于系统地讲解PID控制算法的基本原理和参数调整方法；参考书《PID控制算法与应用》，用于提供更多的案例分析和实践经验；多媒体资料，包括教学PPT和视频教程，用于辅助讲解和演示；实验设备，如控制器、传感器和执行器等，用于进行PID控制算法的实验操作。

五、教学评估本节课的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。

评估方式包括：平时表现评估，通过观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等表现来评价他们的学习态度和理解能力；作业评估，通过学生提交的作业来检查他们对PID控制算法的理解和应用能力；考试评估，通过期末考试来检验学生对PID控制算法的掌握程度。

PID参数如何设定调节

PID参数如何设定调节PID控制器是一种广泛应用于工业控制领域的控制算法，它是基于比例、积分和微分三个参数的调节。

PID参数的设定需要根据具体的控制对象和控制要求进行调整，下面将对PID参数的调节方法进行详细介绍。

首先，需要明确的是，PID参数的调节是一个经验性的过程，既需要理论知识的指导，也需要实际操作经验的积累。

不同的控制对象和控制要求会导致不同的PID参数设定方法，因此需要进行一定的试验和实践来找到合适的参数。

一般来说，PID参数的设定可以分为以下几个步骤：1.初始参数设定：首先需要根据对控制对象的了解和经验设定一组初值参数。

通常可以将比例参数设为一个较大的值，积分参数设为0，微分参数也设为0。

2.激励信号设计：为了更好地了解控制对象的响应特性，需要设计一种能够激励控制对象的输入信号。

可以使用阶跃信号、脉冲信号或者正弦信号等。

3.检测响应曲线：应用激励信号来控制对象，并记录输出响应曲线。

通过观察曲线的特征，可以初步判断出参数是否合适。

如果出现超调、稳态误差等问题，说明参数需要调整。

4.比例参数设定：根据曲线的超调程度来设定比例参数。

如果超调较大，可以适当降低比例参数；如果没有超调，可以适当增加比例参数。

通常来说，比例参数越大，控制器对于误差的调节能力就越强，但也会引发超调和震荡。

5.积分参数设定：根据曲线的稳态误差来设定积分参数。

如果稳态误差较大，可以增加积分参数；如果稳态误差很小，可以适当降低积分参数。

积分参数的作用是累积误差，可以弥补比例控制无法消除的稳态误差。

6.微分参数设定：根据曲线的震荡特性来设定微分参数。

如果曲线存在震荡，可以增加微分参数来抑制震荡；如果没有震荡，可以适当降低微分参数。

微分参数的作用是在误差发生变化时产生更快的响应。

7.参数整定：在以上步骤的基础上，根据实际控制效果进行参数的微调。

可以通过多次实验和调整来找到最佳参数组合，使得控制系统的稳定性、鲁棒性和动态响应都能得到满足。

PID参数设置及调节方法

PID参数设置及调节方法PID控制器是一种通过对被控对象的测量值与参考值进行比较，并根据误差值来调整控制器输出的方法。

PID参数的设置和调节是PID控制的关键部分，合理的参数设置可以使系统稳定性和响应速度达到最佳状态。

本文将详细介绍PID参数的设置方法以及常用的调节方法。

一、PID参数设置方法：1.经验法：通过实际系统控制经验来设置PID参数。

a.暂时忽略I和D项，先将P参数设为一个较小的值进行试控，观察系统的响应情况。

b.根据实际系统的特性，逐渐增大P参数，直至系统开始发散或产生剧烈振荡，这时就找到了P参数的临界值。

c.根据实际系统的稳态误差，调整I参数，使系统能够快速消除稳态误差。

d.根据系统的动态响应情况，调整D参数，使系统的超调量和响应速度达到最优。

2. Ziegler-Nichols方法：利用开环实验数据来设置PID参数。

a.将系统工作在开环状态下，即没有反馈控制。

b.逐步增大控制器的P参数，直至系统开始发散或产生剧烈振荡，记下此时的P临界值Ku。

c.通过实验得到的P临界值Ku，可以根据以下公式得到PID参数：-P参数：Kp=0.6*Ku-I参数：Ti=0.5*Tu-D参数：Td=0.125*Tu其中，Tu为系统开始发散或产生剧烈振荡时的周期。

3. Cohen-Coon方法：利用闭环实验数据来设置PID参数。

a.在系统工作在闭环状态下，进行阶跃响应实验。

b.根据实验得到的曲线，计算响应曲线的时间常数T和该时间常数对应的增益K。

c.根据以下公式计算PID参数：-P参数：Kp=0.5*(K/T)-I参数：Ti=0.5*T-D参数：Td=0.125*T二、PID参数调节方法：1.手动调节法：通过观察系统响应曲线和实际系统需求来手动调整PID参数。

a.调整P参数：增大比例系数可以加快系统的响应速度，但可能会引起系统的振荡；减小比例系数可以减小系统的超调和振荡，但可能会导致响应速度过慢。

b.调整I参数：增大积分系数可以消除系统的稳态误差，但可能会使系统响应速度变慢或产生振荡；减小积分系数可以减小系统的超调和振荡，但可能会引起稳态误差。

计算机控制课程设计-PID控制器调节

目录一、前言 (1)二、PID控制的基本原理和常用形式及数学模型 (1)三、设计内容 (2)3、1 分析原系统 (2)3、2 2 P控制方式： (3)3、3 PI控制 (5)3、4 PID控制 (8)四、设计总结 (11)4、1、结果分析 (11)4、2、参数的作用 (11)五、设计工作总结及心得体会 (12)六、参考文献 (12)一、前言PID 控制是最早发展起来的经典控制策略，是用于过程控制最有效的策略之一。

由于其原理简单．技术成熟，在宴际应用中较易于整定，在工业控制中得到了广泛的应用。

它最大的优点是不需了解被控对象精确的数学模型，其需在线根据系统误差段误差的变化率等简单参数，经过经验进行调节器参数在线整定，即可取得满意的结果。

具有很大的适应性和灵话性。

PID 控制中的积分作用可以减少稳态误差，但男一方面也容易导魏积分饱和，使系统的超调量增大。

微分作用可提高系统的响应速度，但其对高频干扰特别敏感，甚至会导致系统失稳。

所以，正确计算P1D 控制器的参数，有效合理地宴现PID 控制器的设计，对于PID 控制器在过程控制中的广泛应用具有重要的理论和现实意义。

二、PID 控制的基本原理和常用形式及数学模型具有比例-积分-微分控制规律的控制器，称PID 控制器。

这种组合具有三种基本规律各自的特点，其运动方程为：dtt de dt t e t e t m K K K K K d p ti p p )()()()(0++=⎰ 相应的传递函数为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=S S s K K K G d i p c 1)(SS S K K Kd i p12++∙=图1 PID 控制的结构图若14<Tiτ，则可以写成：=)(s G c()()SS S KKiP1121++∙ττ由此可见，当利用PID 控制器进行串联校正时，除可使系统的型别提高一级外，还将提供两个负实零点。

与PI 控制器相比，PID 控制器除了同样具有提高系统的稳态性能的优点外，还多提供一个负实零点，从而在提高系统动态性能方面，具有更大的优越性。

计算机控制pid课程设计

双闭环调速系统PID调节器的设计在双闭环调速系统中，一般速度和电流调节器均用 PI调节器，这就难免引起速度超调。

双闭环调速系统的两个调节器如果采用PID 设计，微分作用的加入将有助于减小速度超调，使系统更加稳定，减小调整时间，改善系统的动态性能。

1.双闭环调速系统PID调节器的设计1.1对象的数学模型图1 双闭环调速系统的动态结构图被控对象KZS_1型可控硅实验装置的基本数据流如下：直流电动机：Unom=220V，Inom=8.7A，Nnom=1500r/min,Ce=0.132Vmin/r,允许过载倍数λ=1.6,晶闸管装置放大系统Ks=60,三相桥式电路的平均失控时间Ts=0.00167S,电枢回路总电阻R=5.26Ω,电磁时间常数Tι=0.021S,机电时间常数Tm=o.16S,转数滤波时间常数Ton=0.005S,电流滤波时间常数Toi=0.005S 电流反馈系数β=0.5747V/A,转数反馈系数α=0.00333Vmin/r.1.2电流环结构图的简化图2 电流环结构简化的动态结构图实际系统的电磁时间常数Tι一般都远小于机电时间常数Tm，因而电流的调节过程往往比转速的变化过程快得多，也就是说，比反电动势E的变化快得多，反电动势对电流环来说只是一个变化缓慢的扰动作用，在电流调节器的调节过程中可以近似的认为E基本不变，即ΔE≈0.这样在设计电流调节器时，可暂不考虑反电动势的反馈作用，再把给定滤波和反馈滤波两个环节等效移到环内，得到忽略反电动势影响的电流环近似结构图，如上图所示。

1.3电流调节器的设计图2表明，电流环的控制对象有三个小惯性环节，且Tι>Toi>Ts，要校正成典型I 型系统，应采用PID调节器，其传递函数为（1）为了让调节器零点对消掉对象的较大的时间常数极点，选择（3）则电流环的动态结构为图3的典型型式，其中对于典型I型系统，希望超调量≤5% ，可取Ki·Ts ，即1.4转速调节器的设计文献［1］指出，把已设计好的电流环看作转速调节系统中的一个环节，其等效电流环为原来电流环的控制对象是三个惯性环节，其时间常数是Tl、Toi和Ts，闭环后，整个电流环近似为只有一个小时间常数为2Ts的一阶惯性环节，这表明，电流闭环后，改造了控制对象，加快了电流跟随作用。