PID仿真图
化工工艺PID识图 ppt课件
（中浩60万吨甲醇PID图纸为例） 一、什么是工艺PID图 PID又称为管道和仪表流程图，是Piping and Instrumentation Diagram 的缩写。PID的设计是在工艺流程图（PFD：Process Flowsheet Diagram）的基础上完成的。它是工程设计中从工艺流程到工程施工设计的 重要工序，是装置设计安装的基本依据。 工程的设计，从工艺包、基础设计到详细设计中的大部分阶段，PID都 是工艺及工艺系统专业的设计中心，其他专业（设备、仪表、电气、自控、 管道、土建、安全等）都在为实现P&ID里的设计要求而工作。
ppt课件
22
a.两个设备的进口检测温度分别为Ti-1501与Ti-1108，他们都有仪表分程控制虚线，分别 由两个调节阀来控制，如Ti-1501温度由TV-1501A与TV-1501B来控制，Ti-1108温度由TV1108与TV-1501A来控制；
b.当TV-1501A接收到控制器TiC-1501与TiC-1108两个信号阀位时，按照低选（<）运算， 选择阀位小的去动作TV-1501A； c.两个控制器的分程原则是先关A阀再开B阀，如控制器TiC-1501是把阀TV-1501A关到最小 后再开TV-1501B，控制器TiC-1108是把阀TV-1501A关到最小后再开TV-1108； d.如进原料天然气脱硫预热（E-304)的温度设定控制在380度，如果检测温度为385度，由 控制器发出信号要求减少进脱硫预热器（E-102/1）天然气气量，则控制阀TV-1501A先行 关小，如果TV-1501A关至最小时而检测温度仍然没有降至380，调节阀TV-1501B开始开大， 增加E-102旁路气量，直到温度降到380度，如果温度低于380度，反之则先关小旁路TV1501B，然后再开大TV-1501A直到温度控制在380度； e.如进超精脱硫槽温度设定在225度，如果检测温度为230度，由控制器发出信号要求减少 进脱硫预热器（E-102/1）天然气气量，则控制阀TV-1501A先行关小，如果TV-1501A关至 最小时而检测温度仍然没有降至225，调节阀TV-1108开始开大，增加E-102/2冷却气量， 从而降低热介质温度直到温度降到225度，如果温度低于225度，反之则先关小旁路TV1108，然后再开大TV-1501A直到温度控制在225度；
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。
AMB系统变参数PID控制仿真
现了参数数据库模块 ， 并建立 了单 自由度磁悬浮
轴 承模 型 闭环 系统 的仿 真框 图 ， 图 ３所示 。 如
图４ 磁悬浮 系统的阶跃响应 由图 ４可知 ， Ｐ Ｉ 线代 表 的是 使 用 变 参 数 Ｖ ＰＤ
ＰＤ 控 制器 的 系统 阶跃 响 应 曲 线 ， 有 振 荡 过 程 Ｉ 而 的 ＰＤ 线 代 表 的是 经 典 ＰＤ 的 阶 跃 响 应 曲 线 。 Ｉ Ｉ 由图 ４可 以看 出 ， 用 变 参数 ＰＤ 控 制 器 的 系统 使 Ｉ 的超调量 、 节 时 间、 升 时 间 均 明显 好 于 经 典 调 上
Ｆ ＝ 一
问题 。变 参数 ＰＤ 是 经 典 ＰＤ 的改 进 版 ， 可 Ｉ Ｉ 它
以实现参 数 的实 时调 整 ， 系统 获 得 比较好 的控 使
由式 （ ） ４ 和式 （ ） 得 ． ９可 Ｋ ｉ （Ｏ １）
一
制 效果 ， 原理 如图 ２所示 。 其
ｌ． ，１
．
第 ２期
谈 浩 楠 ， 大军 ， 姜 张建 生 ： ＭＢ 系统变 参数 ＰＤ 控制 仿真 Ａ Ｉ
域 内对 系 统 进 行 黍 勒 展 开 以 略 去 高 次 项 。
１ ９
对 式 （ ０ 进行 线性 化处 理 便 可得 ： １）
一
△
２ ，
同理 可得 ：
） ＝（
ｙ ）＋Ｌ ） ＝￡ｄ Ｘ 。 １ Ｚｉ
０
（６ １）
由式 （ ） ３ 和式 （ ） ４ 可得 ：
ｄｉ
“ ｙ
Hale Waihona Puke 一 将 式 （３ 、 （４ 代 入式 （ ） １ ）式 １ ） ５ 可得 ：
肌 Ｌ 一 ｄ Ｋ ｔ （ ７ １）
pid工艺流程图的画法ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
设备的画法与标注
管道流程线的表示
PID图需掌握的知识点
阀门等管件的表示方法
仪表控制的画法
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
管道及仪表流程图上的管子、管件、阀门及管道附件的图例
名称
主要物料管道
辅助物料及公用系 统管道
原有管道
可折短管
蒸汽伴热管道
电伴热管道
柔性管 翅片管
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
某丙烯酸甲酯装置局部工艺原则流程图
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
工艺原则流程图通常采用按工艺流程顺序， 自左至右展开图的形式表示，设备以示意 的图形或符号表示（表7-2），并用细实线 画出，流程图中的主要物料流程的流程线 用粗实线表示，流程方向用箭头画在流程 线上。
当物料经过设备产生变化时，可在流程的 起始部分和物料产生组分变化的设备之后， 在流程线上用指引线引出并列表标注（指 引线及表格线皆用细实线绘制）。标注出 物料变化前后各组分的名称、流量、质量 分数或摩尔分数和每项的总和数等（标注 项目可按需要酌量增减）。
模糊pidmatlab(simulink)仿真详细步骤
下面用一个简单的例子作介绍：（本例不是特别针对实现什么功能，只是为了介绍方便）第一部分创建一个模糊逻辑（.fis文件）第一步：打开模糊推理系统编辑器步骤：在Commond Window 键入fuzzy回车打开如下窗口，既模糊推理系统编辑器第二步：使用模糊推理系统编辑器本例用到两个输入，两个输出，但默认是一个输人，一个输出步骤：1、添加一个输入添加一个输出得如下图2、选择Input、output(选中为红框)，在Name框里修改各输入的名称并将And method 改为prod，将Or method 改为probor提示：在命名时’_’在显示时为下标，可从上图看出。
第三步：使用隶属函数编辑器该编辑器提供一个友好的人机图形交互环境，用来设计和修改模糊推理系中各语言变量对应的隶属度函数的相关参数，如隶属度函数的形状、范围、论域大小等，系统提供的隶属度函数有三角、梯形、高斯形、钟形等，也可用户自行定义。
步骤：1、双击任何一个输入量（In_x、In_y）或输出量打开隶属度函数编辑器。
2、在左下处Range和Display Range处添加取值范围，本例中In_x和In_y的取值范围均为[0 10], Out_x和Out_y的取值范围均为[0 1]3、默认每个输入输出参数中都只有3个隶属度函数，本例中每个输入输出参数都需要用到五个，其余几个需要自己添加：选中其中一个输入输出参数点击Edit菜单，选Add MFS…打开下列对话框将MF type设置为trimf(三角形隶属度函数曲线，当然你也需要选择其他类型) 将Number of MFs设置为2点击OK按钮同样给其他三个加入隶属度函数4、选中任何一个隶属度函数（选中为红色），在Name中键入名称，在Type 中选择形状，在Params中键入范围，然后回车如下图：5、关闭隶属函数编辑器第四步：使用规则编辑器通过隶规则编辑器来设计和修改“IF...THEN”形式的模糊控制规则。
S7-1200的被控仿真对象PID自整定过程
S7-1200的被控仿真对象PID自整定过程S7-1200的PID控制支持通过系统自整定方式得出合适的PID参数，下面我们以PID_Compact指令结合被控仿真对象为例，通过若干张图呈现这一自整定过程，自整定包括预调节和精确调节两步。
（1）添加循环中断OB，因为PID指令块一定要放在循环中断块内调用，确保PID运算以固定的采样周期完成，如图1所示。
图1：添加循环中断OB30（2）从右侧指令>工艺>PID控制里面选择PID_Compact指令，也可从工艺对象里添加，可通过指令块图标直接进入到组态/调试窗口，如图2所示。
图2：PID_Compact指令块（3）进入工艺对象组态窗口进行相关设置，因为被控对象仿真，Input/Output选项卡设定下就可以了，其他按默认不予考虑，如图3所示。
图3: Input/Outpu参数设置（4）对PID指令块管脚添加相关变量，如图4所示。
图4：给PID指令块管脚添加变量（5）从全局库添加PID被控对象仿真块到循环OB中，该仿真块可以从西门子全球技术资源下载，条目号79047704，如图5所示。
图5：调用被控对象仿真块（6）PID的输出值作为被控仿真对象的输入，被控仿真对象的输出作为PID的反馈值，如图6所示。
图6：被控对象仿真块管脚变量（7）下载程序到PLC并进入调试（自整定）界面，先启动测量，此时预调节条件还未满足，如图7所示。
图7：进入到工艺对象PID调试面板（8）满足预调节主要条件1：设定值-当前值>（过程值上限-过程值下限）×30%，设定值-当前值>设定值×50%，如图8所示。
图8：修改设定值来满足预调节条件（9）满足预调节主要条件2，PID必须处于“未激活”、“手动”、或“自动”模式，如图9所示。
图9：PID已在手动模式（10）启动预调节，如图10所示。
图10：预调节开始（11）预调节结束并上传参数，如图11所示。
pid画图培训(2024)
挑战应对
面对未来复杂多变的应用场景和需求，我们需要不断学习和掌握新的技术和方法，如深度学习、强化学习等，以 应对PID控制面临的挑战。同时，我们也需要注重实践经验的积累和总结，不断提高自己的解决问题的能力。
2024/1/24
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2024/1/24
谢谢聆听
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3
PID控制器组成与工作原理
01
比例环节（P）
根据偏差的大小进行成比例调节，快速减小偏差。
2024/1/24
02
积分环节（I）
对偏差进行积分，消除静差，提高控制精度。
03
微分环节（D）
预测偏差变化趋势，提前进行调节，提高系统响应速度 。
4
传递函数与数学模型
2024/1/24
传递函数
描述系统动态特性的数学表达式 ，反映输入与输出之间的关系。
运行仿真
配置好仿真参数后，点击运行按钮开始仿真，观察PID 控制器的性能表现。
保存与导出
完成绘图后，选择“文件”菜单中的“保存”选项保存 图形文件；如需导出为其他格式（如PDF、图片等）， 可选择“导出”功能进行转换。
10
03 图形绘制技巧与规范
2024/1/24
11
坐标系设置及参数调整方法
2024/1/24
2024/1/24
问题分析 分析压力控制系统中存在的问题 和挑战，如压力波动、控制精度 不足等。
PID图优化 详细阐述PID图的优化过程，包 括控制器参数的调整、控制策略 的优化等，以及优化后的PID图 结构和元素。
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流量控制系统PID图应用举例
应用背景
介绍流量控制系统的应用 场景和PID控制在流量控 制中的应用。
建立二阶振荡环节数学模型
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);
微分先行PID和不完全微分PID
令微分部分的传递函数为：
则：
u (s) T s 1
D
D
y(s) TDs 1
1
TD
duD dt
uD
TD
dy dt
y
差分得： duD uD(k) uD(k 1)
dt
T
dy y(k) y(k 1)
dt
T
T uD(k) uD(k 1) u (k) T y(k) y(k 1) y(k)
进行运算，其结果用以控制输出。
PID调节的特点： (1)PID的函数中各项的物理意义清晰； (2)调节灵活； (3)便于程序化实现。
5.1.4 模拟PID调节原理
PID调节器是一种线性调节器，他将设定值 r(t)与实 际值 c(t) 的偏差：
et r(t) c(t)
使微分作用对于偏差的变化不会有太大的反应. 同时减小理想微分带来的系统剧烈动作. 在比例积分作用的基础上串接一个
TD S 1 (TD / KD )S 1
环节。
传递函数框图如下:
图5-2-1 传递函数框图
完全和不完全微分的作用
微分先行PID控制算法及仿真
基本思想：微分先行PID控制的结构如下图所示，其特点是只对输 出量 y(t) 进行微分，而对给定值 r(t)不作微分。这样，在改变给定 值时，输出不会改变，而被控量的变化通常总是比较缓和的。这 种输出量先行微分控制适用于给定值 r(t) 频繁升降的场合，可以 避免给定值升降时所引起的系统振荡，明显地改善了系统的动态 特性。
uD (k Ts
1)
kPTD
error(k )
error(k t
pid控制器matlab仿真
pid控制器matlab仿真PID控制是最早发展的自动控制策略之一，PID控制系统由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。
具有简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。
PID控制的参数自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
即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。
PID控制，实际中也有PI和PD控制。
PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。
本文首先从PID理论出发，建立模型，讨论系统的稳定性，快速性，准确性。
利用MATLAB对PID控制的参数进行仿真，设计不同的参数，以使系统满足所要求的性能指标。
2、控制领域有一个很重要的概念是反馈，它通过各种输出值和它们各自所需值的实时比较的度量―各种误差，再以这些误差进行反馈控制来减少误差。
这样形成的因果链是输入、动态系统、输出、测量、比较、误差、输入构成的一个环路，因而也构成了包含原动态系统在内的一个新的动态闭环系统。
采用反馈的基本原因是要在不确定性存在的条件下达到性能目标。
许多情况下，对于系统的了解是不全面的，或者可用的模型是基于许多简化的假设而使它们变得不透彻。
系统也可能承受外界干扰，输出的观测常受噪声干扰。
有效的反馈能减少这些不确定性的影响，因为它们可以补偿任何原因引起的误差。
反馈概括了很广泛的概念，包括当前系统中的许多回路、非线性和自适应反馈，以及将来的智能反馈。
广义的讲，反馈可以作为描述和理解许多复杂物理系统中发生的循环交互作用的方式。
在实际的过程控制和运动控制系统中，PID占有相当的地位，据统计，工业控制中PID 类控制器占有90％以上。
(盛佳宾)PID的基本原理及仿真
积分(I) 控制
积分调节：消除系统余差，提高无差度。只要有余差存在，积 分调节就进行，直至无差，积分调节停止。
负 荷 t 参 数 值 t 阀 开 度 t
dP/dt = Ki * e
Ti=1/Ki（分）
积分(I) 控制
1、调节器的输出不仅取决 于偏差的大小，而且更主要 的是取决于偏差存在的时间
其中S是复域横坐标，我们可以想象成时间t的 复域对应参数。
PID调节器的类型
1. 2. 3. 4.
比例调节器 比例积分调节器 比例微分调节器 比例积分微分调节器
1. 比例调节器
比例调节器的微分方程为： y=KPe(t) （ 1） 式中： y为调节器输出； Kp为比例系数； e(t)为调节器输 入偏差。 由上式可以看出，调节器的输出与输入偏差成正比。 因此，只要偏差出现，就能及时地产生与之成比例 的调节作用，具有调节及时的特点。比例调节器的 特性曲线，如图1所示。
LIC
2、积分作用的强弱取决于 积分时间常数Ti，Ti越小， 积分作用就越强。 3、与比例调节相比，积分 调节使调节过程缓慢，波动 加大，系统稳定性下降。 4、调节过分。
LC
微分(D) 控制
微分（D）控制 ：控制器的输出与输入误差信号的微分成正比 关系。 （即与偏差的变化速度成正比）
1、消除系统滞后；
2、超前调节； 3、易引起系统振荡；
LC
PID参数整定探讨,三要素：被调量、设定 值、PID输出
PID参数整定探讨
上图中，我们最需要关注的几个点是：t5、t6、t7。在t5，t7之间，t6的时刻反映 了积分的强度。t6过于靠近t5，则积分作用过弱；t6过于靠近t7，则积分作用过强。 t6所处的位置，应该在t5、t7之间的1/3靠前一点。也就是说，t6的位置在，t5~ （t7—t5）*1/2之间。 为了记住（t7—t5）之间的这个特征点，我们可以把（t7—t5）*1/3的这个区域叫 做积分拐点。 积分拐点这个概念很重要，输出的拐点不能比积分拐点更靠后 为什么积分要这么弱？或者说为什么要弱于比例作用 当被调量回调的时候（t5时刻），说明调节器让执行机构发挥了调节作用，此时调节 机构的开度足以控制被调量不会偏差更大，为了消除静态偏差，可以保持这个开度， 或者让执行机构稍微继续动作一点即可。如果此时被调量回调迅速，则说明执行机构 的调节已经过量，那么必须也要让执行机构回调，执行机构的回调是怎样产生的？是 比例作用克服了积分作用而产生的，是比例和积分的叠加：Tout(δ)+Tout(i)。而 此时Tout(δ)和Tout(i)所调节的方向是不一样的，一个为正，一个为负。 从上面的叙述，我们还可以验证前面的一个推理：积分作用和比例作用是相对的。当 比例作用强的时候，积分也可以随之增强；比例作用弱的时候，积分也必须随之下调。 积分作用只是辅助比例作用进行调节，它仅仅是为了消除静态偏差。
PID流程图图例注解
PID流程图图例注解：❖交流接触器：触点表示方式：NC：normal close 正常状态关常闭触点NO：normal open 正常状态开常开触点❖阀门定位器：触点表示方式：(主要出现在电气原理图中) TSO: 力矩开关常开触点：torque switch openTSC: 力矩开关常闭触点：torque switch closeLSO: 行程开关：locational switch openLSC: 行程开关：locational switch closeLSF: 闪光开关：locational switch flas❖阀门定位器：PID图纸中阀门附近标的符号：（主要出现在PID 图纸上）FC: fault colse 故障时阀门关闭FO: fault open 故障时阀门打开TSO:tight shut off 紧急切断阀GSO:control valve with limit switch full open (阀门全开位置反馈，后台显示并记录)GSC:control valve with limit switch full close (阀门全关位置反馈，后台显示并记录)GCO: 属于GSC与GSO的合并（阀门全开/全关位置反馈）ZSC:position switch close 阀门全关指示（后台记录并显示） ZSO:position switch open 阀门全开指示（后台记录并显示）LC：locational close 阀门现场关闭指示（现场指示，不远传。
） LO:locational open 阀门现场开启指示（现场指示，不远传。
） CSC:car seal close 表示安全阀：铅封关（未经允许严禁开启阀门，铅封状态为关闭）CSO:car seal open 表示安全阀：铅封开（未经允许严禁关闭阀门，安全阀铅封状态为开启）❖控制符号 PID图纸正菱形+US:联锁开关控制，此级别的联锁在DCS系统中实现UZ:联锁开关控制，此级别的联锁在ESD系统中实现（SIS系统）KS:开关量顺序控制此控制在DCS系统中实现❖测量符号 PID图纸a.温度测量符号：TI:temperature instruction 温度指示（带现场指示，温度传感器）TT: temperature transmitter 温度变送器（输出4-20mA，不带温度指示）TG: temperature gauge 温度现场仪表(就地仪表 gauge 测量)TE: temperature element 温度元件（不带现场指示，TE 包括TC和RTD，属于一次仪表）TS: temperature switch 温度开关TIA: temperature instruction alarm 接点温度表TW: thermal-well 温度保护管TIT: temperature indicator transmitter 温度变送器（输出4-20mA，带温度指示，属于二次仪表）TC:thermal couple 热电偶RTD:resistance temperature detector 热电阻TD:temperature difference 温差b.压力、压差测量符号：PG: pressure gauge 压力PT: pressure transmitter 压力变送器PS: pressure switch 压力开关PDI: pressure difference instruction 压差指示(变送器)PSV: pressure set up value 压力PISA: pressure instruction set up alarm 压力指示并设定报警值（上限/下限）PDIS: pressure difference instruction set upPD: pressure difference 压差PDIAZ: pressure difference instruction alarm (压差指示报警，进入SIS系统)PI:pressure instruction 压力指示PIT:pressure indicator transmitter 压力指示变送PIA:pressure indicator alarm 压力指示报警c.物位测量符号：LI: level instruction 液位指示LT: level transmitter 液位变送器LG: level gauge 液位现场指示LISZA: level indicator set up alarm 液位指示并设定报警值（上限、下限）；进入SIS系统。
PID仿真实验
实验1 闭环控制系统仿真实验——PID 控制算法仿真一、实验目的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、实验设备计算机、MATLAB 软件 三、实验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s K sKiK 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；ip i 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i T ，i T 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、实验过程1、在MA TLAB 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：各模块如下：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。
PID控制仿真
1.3.2 连续系统的数字PID控制仿真
ID控制仿真
PID正弦跟踪结果
1.3.3 离散系统的数字PID控制仿真
仿真实例 设被控制对象为：
523500 G(s) 3 S 87.35 s 2 10470 s
采样时间为1ms,采用Z变换进行离散化，经过Z 变换后的离散化对象为：
1.3.6抗积分饱和PID控制算法及仿真
积分饱和现象
所谓积分饱和现象是指若系统存在一个方向的 偏差，PID控制器的输出由于积分作用的不断累加 而加大，从而导致u(k)达到极限位置。此后若控制 器输出继续增大，u(k)也不会再增大，即系统输出 超出正常运行范围而进入了饱和区。一旦出现反向 偏差，u(k)逐渐从饱和区退出。 进入饱和区愈深则退饱和时间愈长。此段时间 内，系统就像失去控制。这种现象称为积分饱和现 象或积分失控现象。
1.3.1 位置式PID控制算法
可得离散表达式：
TD T k u (k ) k p (e(k ) e( j ) (e(k ) e(k 1))) T1 j 0 T e(k ) e(k 1) k p e(k ) ki e( j )T kd T j 0
积分分离控制算法可表示为：
u(k ) k p e(k ) ki e( j )T kd (e(k ) e(k 1)) / T
j 0
k
式中，T为采样时间，β项为积分项的开关系数
1 0
e(k )
e(k )
1.3.5 积分分离PID 控制算法及仿真
1.3.2 连续系统的数字PID控制仿真
本方法可实现D/A及A/D的功能，符合数字 实时控制的真实情况，计算机及DSP的实时 PID控制都属于这种情况。 采用MATLAB语句形式进行仿真。被控对象 为一个电机模型传递函数： 1 G(s) Js 2 Bs
利用Simulink进行PID控制器的参数分析
利用Simulink搭建PID控制系统模型及分析——201706527曾庆松在参考了《过程控制系统》一书中PID调节原理相关章节的基础上，利用Matlab的Simulink仿真器搭建PID控制系统模型，并进行仿真，对PID控制器的三个参数Kp，Ki，Kd与控制性能（稳态误差，上升时间，峰值时间，调节时间，超调量等）之间的关系进行分析，其完整过程如下。
一、搭建模型搭建好的PID控制系统模型如图1所示,其中输入为阶跃响应，被控对象为二阶惯性环节。
其输出响应曲线如图2所示。
图 1 PID控制系统模型图2系统输出响应曲线二、参数对性能影响的分析1、Kp的影响。
图 3 调整Kp时输出响应曲线的变化从图中可以看出对于一个已经设计好的PID控制器，当Kp的值变小时系统的峰值时间、上升时间变长，超调量增加，甚至造成系统不稳定；而当Kp的值变大时则会造成系统震荡加剧。
2、Ki的影响。
图 4 调整Ki时输出响应曲线的变化从曲线的变化情况可以看出，当Ki的值变大时将导致系统产生减幅震荡，Ki过小时又会使系统的稳态误差增大。
3、Kd的影响。
图 5 调整Kd时输出响应曲线的变化从输出响应曲线的变化情况来看，当Kd的值减小时系统的超调量明显增加，调节时间、上升时间等参数也受到影响；当Kd的值增加时系统的调节时间大大增加，并且稳态误差较大，系统反应速度满且调节效果很差。
三、总结1、比例增益Kp的作用比例控制是一种最简单的控制方式。
其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。
增大Kp就等于加大系统的开环增益，结果导致系统剧烈震荡甚至不稳定。
2、积分时间Ki的作用在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系，所以主要用于消除静差，提高系统的无差度。
增大Ki将造成系统稳定性下降，直到出现发散的震荡过程。
3、微分时间Kd的作用在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。
所以微分控制可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调节时间，从而改善系统的动态性能。
第6章 PID例子
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小明终于喘了一口，但任务的要求突然严了，水位控制的及时性要求大大提高，一旦 水位过高，必须立即将阀门开大，水降到到要求位置，而且不能低太多，反之亦然。 否则不给工钱。小明又为难了！于是他又开动脑筋，终于想到一个办法：通过观察水 面的变化，发现开大阀门后，大约10分钟后水面才开始下降，于是他就不再等到水面 低于要求之后才关阀门，而在第一次发现水面开始下降后就提前关闭阀门，经过一段 时间，小明总结出了一套水面变化速度与提前动作时间之间的一个关系，这个变化速 度与时间的关系就称为“微分时间”——D。
由于前方没有车辆，采用速度控制的方法进行控制， 使自车平稳地达到并保持巡航速度。仿真结果见图所示。
图13 仿真实验一：速度、时间响应曲线
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自车以 vc 18m / s 速度行驶，突然前方一速度为 v p 20m / s 的车拐入本车道，两车实际距离 d r 25m。
在该种工况下，纵向控制系统检测到同一车道 的前方车辆
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例1、汽车纵向闭环控制系统
对汽车模型进行了简化，得到了一个近似的线性系统， 其传递函数为 C ( s) 10 G( s) R( s) s 2 1.6s 1
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⑴闭环控制系统： 速度闭环系统 控制逻辑实现切换 距离闭环系统（小于安全距离） 距离速度闭环系统 ⑵主要针对高速公路的交通环境 高速行驶的车辆速度调节 节气门(油门)控制器 复杂交通环境停-走 节气门（油门）控制器和制动器
汽车安全辅助驾驶系统的PID控制
智能交通运输系统 （Intelligent Transportation Systems,ITS）
利用现代信息技术、传感技术来扩展驾驶人员的感知能力， 将感知技术获取的外界信息（车速，其它障碍物距离等）传递给 驾驶人员，同时在路况与车况的综合信息中识别是否构成安全隐 患，在不安全情况下，自动采取措施控制汽车，使汽车能主动避 开危险，保障汽车安全。 三大安全辅助驾驶系统： 1.车辆避撞报警（Collision Warning,CW)下面的例子 2.具有避撞功能的车辆自适应巡航控制系统 (Adaptive Cruise Control,ACC) 3.交通环境的车辆智能控制系统（ACC+Stop and Go)
一级倒立摆课程设计--倒立摆PID控制及其Matlab仿真
一级倒立摆课程设计--倒立摆PID控制及其Matlab仿真倒立摆PID控制及其Matlab仿真学生姓名：学院：电气信息工程学院专业班级：专业课程：控制系统的MATLAB仿真与设计任课教师：2014 年 6 月 5 日倒立摆PID控制及其Matlab仿真Inverted Pendulum PID Control and ItsMatlab Simulation摘要倒立摆系统是一个典型的快速、多变量、非线性、不稳定系统，对倒立摆的控制研究无论在理论上和方法上都有深远的意义。
本论文以实验室原有的直线一级倒立摆实验装置为平台，重点研究其PID 控制方法，设计出相应的PID控制器，并将控制过程在MATLAB上加以仿真。
本文主要研究内容是：首先概述自动控制的发展和倒立摆系统研究的现状；介绍倒立摆系统硬件组成，对单级倒立摆模型进行建模，并分析其稳定性；研究倒立摆系统的几种控制策略，分别设计了相应的控制器，以MATLAB为基础，做了大量的仿真研究，比较了各种控制方法的效果；借助固高科技MATLAB实时控制软件实验平台；利用设计的控制方法对单级倒立摆系统进行实时控制，通过在线调整参数和突加干扰等，研究其实时性和抗千扰等性能；对本论文进行总结，对下一步研究作一些展望。
关键词：倒立摆；PID控制器；MATLAB仿真设计报告正文1.简述一级倒立摆系统的工作原理；倒立摆是一个数字式的闭环控制系统，其工作原理为：角度、位移信号检测电路获取后，由微分电路获取相应的微分信号。
这些信号经A/D转换器送入计算机，经过计算及内部的控制算法解算后得到相应的控制信号，该信号经过D/A变换、再经功率放大由执行电机带动皮带卷拖动小车在轨道上做往复运动，从而实现小车位移和倒立摆角位移的控制。
2.依据相关物理定理，列写倒立摆系统的运动方程；2lO1小车质量为M ，倒立摆的质量为m ，摆长为2l ，小车的位置为x ，摆的角度为θ，作用在小车水平方向上的力为F ，1O 为摆杆的质心。