基于Matlab 的对过程控制系统的PID 整定
PID
齐格勒-尼柯尔斯法则是在实验阶跃响 应的基础上，或者是在仅采用比例控制 作用的条件下，根据临界稳定性中的Kp 值建立起来的。当控制对象的数学模型 未知时，采用齐格勒-尼柯尔斯法则是 很方便的。齐格勒-尼柯尔斯调节律有 两种方法，其目标都是要在阶跃响应中， 达到25%的最大超调量。 第一种方法：通过实验或通过控制对 象的动态仿真得到其单位阶跃响应曲线。 如果控制对象中既不包括积分器，又不 包括主导共轭复数极点，此时曲线如一 条S型，如下图所示（若曲线不为S型， 则不能用此方法）。S曲线可以用延迟 时间L和时间常数T描述，通过S型曲线 的转折点画一条切线，确定切线与时间 轴和直线才c(t)=K的交点，就可以求得 延迟时间和时间常数。(本设计只做第
基于MATLAB/simulink环境下的PID参数整定
一、PID控制原理
在PID控制系统中, PID控制器分别 对误差信号e（t）进行比例、积分 与微分运算, 其结果的加权和构成 系统的控制信号u（t），送给对象 模型加以控制。 模拟PID控制系统原理框图
二、Ziegler-Nichol(齐格勒-尼柯尔斯)整定法则
已知被控对象的K、L 和T 值后, 我们可以根据 Ziegler — Nichols自行编写的zznl ( )函数用以设计PID 控制器。该函数程序如下： function [Gc,Kp,Ti,Td]=zznl (PID,vars) Ti=[ ];Td=[ ];kp=[]; K=vars(1) ; T=vars(2) ; tau=vars (3); if PID==1 kp=T/(K*tau) %判断设计P 控制器 elseif PID==2 Kp=0.9*T/(K*tau);Ti=3.33*tau; %判断设计PI 控制器 elseif PID==3, Kp=1.2*T/(K*tau);Ti=2*tau;Td=tau/2; %判断设 计PID控制器 end switch PID case 1 Gc=kp; % P控制器 case 2 Gc=tf([kp*Ti kp],[Ti,0]); % PI控制器 case 3 % PID控制器 nn=[kp*Ti*Td kp*Ti kp]; dd=[Ti,0]; Gc=tf(nn,dd) end
基于MATLAB_Simulink环境下的PID参数整定
用上面整定的PID参数进行系统仿真，得到校正后的系统响应曲 线如下：
由仿真结果可得系统超调量δ%＝60%，调节时间ts>40s，因为是过程控制 系统，对调节时间和超调量要求不是很高，40s的调节时间可以接受，但60% 的超调量还是大了一些，因此还应该进一步修正。
G(s)
KP
KI s
KDs
式中，K
P、KI、K
分别是比例系数、积分系数、微分系数。
D
使用稳定边界法整定PID参(Z-N Method)
分为以下几步
1）将积分系数KI和微分系数KD设为0，KP置较小值，使系统 投入稳定运行。
2）逐渐增大比例系数 KP，直到系统出现稳定等幅振荡， 即临界振荡过程。记录此时的KP和临界振荡的振荡周期T。
从仿真结果 看，校正前 该系统在阶 跃输入下是 稳定的，但 是存在明显 的稳态误差 。因此可以 用稳定边界 法来整定PID 参数，以获 得理想的系 统性能。
采用夹逼法，先把Kp设一较大值，看系统是否稳定，稳定就令 Kp=2*Kp,不稳定就令Kp=Kp/2，直到出现临界稳定即等幅振荡。
Kp=12.5
2)积分时间常数TI
积分控制通常与比例控制或比例微分控制联合使用，构成 PI或PID控制，增大积分时间常数（积分变弱）有利于减小 超调，减小振荡，使系统更稳定，但同时会延长系统消除静 差的时间。积分时间常数太小又会降低系统的稳定性，增大 系统的振荡次数。
3)微分时间常数TD
微分控制通常与比例控制或比例积分控制联合使用，构成 PD或PID控制。微分控制可改善系统的动态特性，如减小超 调量，缩短调节时间，允许加大比例控制，使稳态误差减小 ，提高控制精度。但应当注意，微分时间常数偏大或偏小时 ，系统超调量仍然存在，调节时间仍然较长，只有合适的微 分时间常数，才能获得比较满意的过渡过程。此外，微分作 用也使得系统对扰动变得敏感。
Matlab在计算机控制技术课程“PID控制器参数整定”中的应用
１ Ｐ Ｄ 制原 理 Ｉ控
ＰＤ Ｉ控制 系统原理框图如图１ 所示川 。系统 由ＰＤ Ｉ控 制器和被控 对象组成。将 偏差的 比例 （） Ｐ、积分（和微 Ｉ ） 分（） Ｄ 通过线性组合构成控制量， 对被控 对象进行控制 ， 故称ＰＤ Ｉ 控制器。
少调 节 时 间 。
和扩 充 响应 曲线 法 ，实践 中扩 充临界 比例度 法应用较
多。
２Ｐ Ｄ 制器 参数对 控制性能的影响 Ｉ控
２１ ．比例 系数 ＫＰ
当置Ｐ Ｄ 制器 的Ｔ＝ｏ 与Ｔ ＝ 时， ｌ控 。 ｏ 。 ０ 增加 Ｋ 值 直至
系 统 开 始 振 荡， 时 系 统 闭环 极 点 应 在 复 平 面 的 ｊ） 轴 此 虚 ｃ ＾ 上 ， 定 系 统 闭环 根 轨 迹 与 复 平 面 ｉ 确 ∞轴 交 点 ， 出 交 点 求
被广泛应用。数字 ＰＤ Ｉ控制器参数对控制系统 的性 能的 影响很大。 因此 ＰＤ Ｉ 参数整定是设计 ＰＤ 制系统的核 Ｉ控 心内容 ，ＰＤ Ｉ参数 的调节和优化决定了控 制系统最终能
达到 的控制性 能。但 是Ｐ Ｄ 数的整 定 方法复杂 ，通 ｆ参 常工程上采 用试凑法来确定 ，要花 费大量的 时间和 精
比例 系数Ｋ 加 大 ，会使 系统 的响应速度 加快 ，减 小 系统 稳态 误差 ，从 而提 高 系统 的控 制精度 。过大 的 比例 系数 Ｋ会 使 系统 产生超 调 （ 甚至产 生振荡 ），调 节时 间加长 ，并使 系统稳定 性 变坏 或使 系统 变得不 稳 定。 当Ｋ 太小 时又 会使系统 的动态反应速度缓慢 。 ２２ ．积分 时间常数Ｔ
基于MATLAB的PID参数整定
基于MA TL AB 的PID 参数整定周 晖(船舶重工集团公司723研究所,扬州225001)摘要:比例积分微分(PID )控制器参数往往因整定不良、性能欠佳,对运行工况的适应性很差。
根据稳定边界法则,以某一控制模型为例介绍如何在MA TL AB 工具帮助下整定并验证PID 控制器参数。
关键词:比例积分微分;稳定边界法;控制器中图分类号:TN273 文献标识码:A 文章编号:CN3221413(2008)022*******PID Parameter R eduction B ased on MAT LABZHOU Hui(The 723Institute of CSIC ,Yangzhou 225001,China )Abstract :The parameter adaptability of p roportion 2integral 2differential (PID )cont roller to t he op 2erating sit uation is very bad sometimes because t he reduction and performance isn ’t good.According to t he stable boundary principle ,t his paper int roduces how to reduce and validate t he PID cont rol 2ler parameter wit h t he help of MA TL AB tool taking a certain cont rol model as an example.K ey w ords :proportion 2integral 2differential ;stable bo undary principle ;cont roller0 引 言PID 控制是最早发展起来的控制策略之一,因为它所涉及的设计算法和控制结构都很简单,因此,被广泛应用于过程控制和运动控制中。
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1. 引言PID控制器是一种常见的控制算法，广泛应用于自动控制系统中。
其通过调节三个参数：比例增益（Proportional gain）、积分时间常数（Integral time constant）和微分时间常数（Derivative time constant），实现对被控对象的稳态误差、响应速度和稳定性等性能指标的调节。
PID参数的合理选择对控制系统的性能至关重要。
本文将介绍PID控制器的经典整定方法，并通过MATLAB软件进行仿真，验证整定方法的有效性。
2. PID控制器的整定方法2.1 手动整定法手动整定法是根据经验和试错法来选择PID参数的方法。
具体步骤如下：1.将积分时间常数和微分时间常数设为零，仅保留比例增益，将比例增益逐渐增大直至系统产生较大的超调现象。
2.根据超调响应的情况，调整比例增益，以使系统的超调量接近所需的范围。
3.逐步增加微分时间常数，观察系统的响应速度和稳定性。
4.增加积分时间常数，以减小系统的稳态误差。
手动整定法的优点是简单易行，但需要经验和反复试验，对控制系统要求较高。
2.2 Ziegler-Nichols整定法Ziegler-Nichols整定法是一种基于试探和试错法的自整定方法，该方法通过调整系统的输入信号，观察系统的输出响应，从而确定PID参数。
具体步骤如下：1.将I和D参数设为零，仅保留P参数。
2.逐步增大P参数，直到系统的输出出现大幅度的振荡。
3.记录下此时的P参数值，记为Ku。
4.根据振荡的周期Tp，计算出系统的临界增益Kc = 0.6 * Ku。
5.根据系统的类型选择相应的整定法则：–P型系统：Kp = 0.5 * Kc，Ti = ∞，Td = 0–PI型系统：Kp = 0.45 * Kc，Ti = Tp / 1.2，Td = 0–PID型系统：Kp = 0.6 * Kc，Ti = Tp / 2，Td = Tp / 82.3 Cohen-Coon整定法Cohen-Coon整定法是基于频域曲线拟合的方法，主要应用于一阶和二阶系统的整定。
用MATLAB实现PID控制器的整定
便捷 的 与 其 他 程 序 和 语 言 接 口 的 功 能。 ＭＡＴ 语 言 在 各 国 高 校 与 研 究 单 位 起
分 时 间 常 数 ， 分 时 间 常 数 ， 是 为使 微 分 微 Ｎ 非 理 想 化 而 加 入 的 参 数 。 调 节 这 四 个 参 数 ， 以 实 现 对 参 数 整 定 ， 是 对 设 计 出 来 可 或
的 Ｐ 控 制 经 验 公 式 ， 个 经 验 公 式 是 基 这 于带有 延迟 的一 阶传 递 函数 模 型 提 出 的。
着重 大的作 用。
为 了更 直 观 地 进 行 Ｐ Ｄ 控 制 器 的 参 数 Ｉ 整 定 ， 们 利 用 ＭＡ 我 Ｔ 有 很 好 的 图 形 用
这样 的对象模型 可以表示为 ： Ｇ（ ） ｓ
Ｐ Ｄ 控 制 器 是 最 早 发 展 起 来 的 控 制 策 Ｉ
然 而 ， 过 实 验 得 到 的 数 据 不 但 步 骤 “ 先 输 入 被 控 列 象 ” 钮 打 开 如 图 ２所 示 通 请 按
略之 一 ， 为 这 种 控 制 具 有 简 单 的 控 制 结 繁 锁 、 杂 ， 且 计 算 量 在 大 ， 确 度 低 ， 因 复 而 准 这
节 ， 以绘制 出校 正前 后 系 统的 时域 、 可 频域 图形 及 显示 品质 指 标 ， 后 用 实例 加 以说 明 。 最
【 键 词 】 ＭＡＴ Ａ Ｐ 控 制器 ， 关 Ｌ Ｂ， 图形 用 户界 面
１ 引 言
数 设 计 出 Ｐ、 Ｄ 和 ＰＪ控 制 器 。 Ｐ
按 钮 ， 界 面 的 左 上 角 ， 以 通 过 鼠标 点 击 在 可
最 有 活 力 的 软 件 。它 起 源 于 矩 阵 运 算 ， 并 ＰＩ 控 制 器 的 参 数 整 定 公 式 有 多 种 ， Ｄ 本 文 利 用 Ｃ ｈ ｎ—Ｃ ｏ 整 定 公 式 。 所 谓 的 ｏｅ ｏｎ ｏ ｅ Ｃ ｈ ｎ — Ｃ ｏ 整 定 公 式 是 一 种 类 似 于 ｏｎ
matlab自整定pid算法
matlab自整定pid算法
MATLAB中有多种方法可以自整定PID算法，以下是其中两
种常见的方法：
1. Ziegler-Nichols方法：
- 首先，将PID控制器的P和I增益设置为零，将D增益设置
为一个较小的非零值。
- 增加P增益，直到系统出现持续的高频振荡。
记录下此时的
P增益，记为Ku。
- 根据振荡的周期T，计算出临界增益Kc：Kc = 0.6 * Ku。
- 将PID控制器的增益重新设置为零，根据以下公式计算PID
控制器的增益：Kp = 0.6 * Kc，Ki = 1.2 / (T * Kc)，Kd = 0.075 / (T * Kc)。
- 将这些增益值设置到PID控制器中，进行实际的控制。
2. AMIGO方法：
- 首先，收集系统的开环响应数据，包括输入信号和输出信号。
- 使用AMIGO工具箱读取数据并进行预处理。
- 选择合适的模型结构，例如一阶传递函数、二阶传递函数等。
- 使用AMIGO工具箱中的模型校准方法，例如最小二乘法或
极大似然法，将模型参数校准到实际数据中。
- 根据得到的模型参数，计算PID控制器的增益值。
- 将这些增益值设置到PID控制器中，进行实际的控制。
根据具体的系统和要求，可以选择适合的自整定方法，并使用MATLAB进行实现。
matlab自整定pid算法
Matlab自整定PID算法一、介绍PID算法PID控制算法是一种经典的反馈控制算法，PID分别代表比例(proportional)、积分(integral)和微分(derivative)。
它是一种线性控制算法，最早应用于工业控制领域，后来被广泛应用于自动化、机器人、航空航天等领域。
PID算法的基本原理是通过对系统的误差进行比例、积分和微分处理，来调节系统的控制量，使系统的输出值逐步趋近目标值。
二、Matlab中的PID控制Matlab作为一种功能强大的科学计算软件，提供了丰富的控制算法工具箱。
在Matlab中，可以通过内置的PID控制器对象来实现PID算法。
可以使用MATLAB提供的PID类对象，也可以自行实现PID算法的代码。
三、Matlab自整定PID算法对于控制系统中的PID参数(Kp、Ki、Kd)，通常需要通过试错法来调节，这样既费时又费力。
Matlab提供了自整定PID控制器工具箱，可以根据系统的性能指标自动生成PID参数。
与传统的手动调节相比，自整定PID算法具有以下优势：1. 时间效率：自整定PID算法可以快速生成合适的PID参数，节省了调试时间，提高了工作效率。
2. 精度：自整定PID算法可以根据系统的性能指标精确地生成最优的PID参数，使系统的控制性能得到优化。
3. 应用广泛：自整定PID算法适用于不同类型的系统，包括传统的工业控制系统、机器人系统、航空航天系统等。
四、Matlab自整定PID算法的原理Matlab自整定PID算法的原理主要是基于系统的数学模型和系统的性能指标。
在实际应用中，通常需要对系统进行数学建模，提取系统的参数，并根据系统的性能要求来自动生成PID参数。
MATLAB的自整定PID算法主要包括以下步骤：1. 系统建模：将控制系统的数学模型转化为MATLAB的控制系统模型，提取系统的参数，如传递函数、状态空间模型等。
2. 设定性能指标：根据控制系统的性能要求，设定性能指标，如超调量、调节时间、稳定性等。
基于MATLAB的PID控制系统参数调节
般地 是依据 设定值与实际值的误差 ， 利 用比例（ Ｐ ） 、 积 分（ Ｉ ） 、 微
分（ Ｄ ） 等基本 控制规律 ， 或者 是三者进行适 当地配合形 成相关 的
复合控制规律 ， 例如 ，Ｐ Ｄ 、Ｐ Ｉ 、Ｐ Ｉ Ｄ等 。
图 １是 典 型 Ｐ Ｉ Ｄ 控 制系 统结构 图。 在Ｐ Ｉ Ｄ调 节 器 作 用 下 ， 对
“
＋ ｅ （ ｔ ） ｄ ｔ ＋ ７ ｌ
其传递 函数 为 ：
Ｐ Ｉ Ｄ控制 技术 。 为 了使控 制系统满 足性能 指标要求 ，Ｐ Ｉ Ｄ控制器
一
Ｇ ㈨ ＝ ＝ Ｋ ｐ （ ｔ ＋ 去
式中 ： 一一 比例系数 ； ～一 积分时间常数 ； 一一微 分 时间常数。
Ｙ ｉ ｎ Ｊ ｕ ｎ ｃ ｈ ｉ ，Ｌ ｉ ｕ Ｋ ｅ ｙ ｉ
（ Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｒ ｕ ｍ ｑ ｉ ， ８ ３ ０ ０ ９ １ ）
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ：Ｐ Ｉ Ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ；ｐ ａ ｒ ｍｅ ａ ｔ ｅ ｒ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ；ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
０ 引言
近 年来 ， 现代控制 理论得 到了快速发展 ， 而在 实际工程 中由 于Ｐ Ｉ Ｄ控制 多重应用型优点（ 如， 结构简单、 调整方便 、 稳定性好 、 工作可靠等 ） ， 因此它还是应用最广泛的调节器控制规律 ， 或 是基 于 基本 Ｐ Ｉ Ｄ控制 的各种 改进型 Ｐ Ｉ Ｄ控制 。 此外 ，Ｐ Ｉ Ｄ控制应用领 域极 为广泛 ， 可将其应 用于 电力 、 化工 、 轻工 、 冶金 以及 机械等工 业过程控制 中。 通常情况下 ， 最 适合采用 Ｐ Ｉ Ｄ控制 技术的条件是 ： 当我们对 目标 系统或被控对 象的 内部特 征不完全清楚时 ， 或者是 系统 的全部 参数 不能经过有效的测量手段来获取， 同时必须依赖 于经验 和现场调试 来确定系 统控制器 的结构参数情况 下采用该
基于MATLAB的PID控制器设计
基于MATLAB的PID 控制器设计基于MATLAB的PID 控制器设计一、PID控制简介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，在实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,只需在线根据系统误差及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活性。
积分作用:可以减少稳态误差, 但另一方面也容易导致积分饱和, 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, 正确计算控制器的参数, 有效合理地实现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。
在PID控制系统中, PID控制器分别对误差信号e（t）进行比例、积分与微分运算, 其结果的加权和构成系统的控制信号u（t），送给对象模型加以控制。
PID控制器的数学描述为其传递函数可表示为:从根本上讲, 设计PID控制器也就是确定其比例系数Kp、积分系数T i 和微分系数T d , 这三个系数取值的不同, 决定了比例、积分和微分作用的强弱。
控制系统的整定就是在控制系统的结构已经确定、控制仪表和控制对象等处在正常状态的情况下, 适当选择控制器参数使控制仪表的特性和控制对象的特性相配合, 从而使控制系统的运行达到最佳状态, 取得最好的控制效果。
二、MATLAB的Ziegler-Nichols算法PID控制器设计。
1、PID控制器的Ziegler-Nichols参数整定在实际的过程控制系统中, 有大量的对象模型可以近似地由一阶模型来表示。
这个对象模型可以表示为sL-esT1KG(s)+=如果不能建立起系统的物理模型, 可通过试验测取对象模型的阶跃响应, 从而得到模型参数。
当然, 我们也可在已知对象模型的情况下, 利用MATLAB，通过使用step ( ) 函数得到对象模型的开环阶跃响应曲线。
基于matlab的智能PID控制器设计和仿真毕业设计论文
基于MATLAB的智能PID控制器设计与仿真摘要在工业生产中应用非常广泛的是PID控制器，是最早在经典控制理论基础上发展起来的控制方法，应用也十分广泛。
传统的PID控制器原理十分简单，即按比例、积分、微分分别控制的控制器，但是他的核心也是他的难点就是三个参数（比例系数Kp、积分系数Ki、微分系数Kd）的整定。
参数整定的合适，那么该控制器将凭借结构简单、鲁棒性好的优点出色的完成控制任务，反之则达不到人们所期望的控制效果。
人工神经网络模拟人脑的结构和功能而形成的信息处理系统，是一门十分前沿高度综合的交叉学科，并广泛应用于工程领域。
神经网络控制是把自动控制理论同他模仿人脑工作机制的数学模型结合起来，并拥有自学习能力，能够从输入—输出数据中总结规律，智能的处理数据。
该技术目前被广泛应用于处理时变、非线性复杂的系统，并卓有成效。
关键词自适应PID控制算法，PID控制器，神经网络Design and simulation of Intelligent PID Controllerbased on MATLABAbstractPID controller ,the control method which is developed on the basis of classical control theory, is widely used in industrial production.The Principle of traditional PID controller is very simple, which contains of the proportion, integral, differential three component, but its core task and difficulties is three parameter tuning(proportional coefficient Kp, integral coefficient Ki and differential coefficient KD).If the parameter setting is suitable, the controller can accomplish the control task with the advantages of simple structure and good robustness;but on the contrary, it can not reach the desired control effect which we what.Artificial neural network , the formation of the information processing system which simulate the structure and function of the human brain , is a very high degree of integration of the intersection of disciplines, and widely used in the field of engineering. Neural network control ,combining automatic control theory and the imitate mathematical model of the working mechanism of human brain , has self-learning ability, and can summarize the law of the input-output data , dealing with data intelligently .This technique has been widely used in the process of time-varying, nonlinear and complex system, and it is very effective.Key W ord:Adaptive PID control algorithm，PID controller，Neural network目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题研究背景及意义 (1)第二章 PID控制器 (2)2.1 PID控制原理 (2)2.2常规PID控制器的算法理论 (3)2.2.1 模拟PI D控制器 (3)2.2.2 数字P I D控制算法 (3)2.2.3常规PID控制的局限 (5)2.2.4 改进型PID控制器 (5)第三章人工神经网络 (8)3.1 人工神经网络的原理 (8)3.2神经网络PID控制器 (8)3.2.1神经元PID控制器 (8)3.2.2 单神经元自适PID应控制器 (9)3.3 BP神经网络参数自学习的PID控制器 (12)第四章MATAB仿真 (16)4.1 仿真过程 (16)第五章结论与展望 (24)致谢 (25)参考文献 (25)华东交通大学毕业设计（论文）第一章绪论1.1 课题研究背景及意义在工业生产中应用非常广泛的是PID控制器，是最早在经典控制理论基础上发展起来的控制方法，应用也十分广泛。
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。
控制系统pid参数整定方法的matlab仿真实验报告
控制系统pid参数整定方法的matlab仿真实验报告一、引言PID控制器是广泛应用于工业控制系统中的一种常见控制算法。
PID 控制器通过对系统的误差、误差积分和误差变化率进行调节，实现对系统的稳定性和动态性能的控制。
而PID参数的整定是保证系统控制性能良好的关键。
本实验旨在利用Matlab仿真，研究控制系统PID参数整定的方法，探讨不同整定策略对系统稳定性和动态性能的影响，为工程实际应用提供理论依据。
二、控制系统模型本实验采用了以二阶惯性环节为例的控制系统模型，其传递函数为：G(s) = K / (s^2 + 2ξω_ns + ω_n^2)其中，K为系统增益，ξ为阻尼比，ω_n为自然频率。
三、PID参数整定方法实验中我们探讨了几种典型的PID参数整定方法，包括经验法、Ziegler-Nichols方法和遗传算法。
1. 经验法经验法是一种简单粗糙的PID参数整定方法，根据实际系统的性质进行经验性调试。
常见的经验法包括手动调整法和试探法。
在手动调整法中，我们通过调整PID参数的大小，观察系统的响应曲线，从而找到满足系统性能要求的参数。
这种方法需要操作者有一定的经验和直觉，且对系统有一定的了解。
试探法是通过试验和试验的结果来确定PID参数的值。
在试探过程中，我们可以逐渐逼近最佳参数，直到满足系统性能要求。
2. Ziegler-Nichols方法Ziegler-Nichols方法是一种广泛应用的PID参数整定方法。
该方法通过系统的临界增益和临界周期来确定PID参数。
首先，在开环状态下，逐渐增加系统增益，当系统开始出现振荡时，记录下此时的增益值和周期。
然后根据临界增益和临界周期的数值关系，计算出PID参数。
3. 遗传算法遗传算法是一种基于生物进化原理的优化算法，可以用于自动化调整PID参数。
该方法通过对参数的种群进行进化迭代，逐渐找到最优的PID参数。
四、实验结果与分析我们利用Matlab进行了控制系统的PID参数整定仿真实验，并得到了不同整定方法下的系统响应曲线。
基于 Matlab 的 PID 控制器参数整定方法
基于 Matlab 的 PID 控制器参数整定方法张婧;盖文东;徐文尚;陈志巧【摘要】针对教学中学生在面对 PID 控制器参数整定过程时存在的问题，在已知表征被控对象的某一传递函数基础上，基于自动控制原理的基础知识，利用Matlab 自带的 Rltool 工具箱，该文提出一种简单易行的 PID 控制器参数整定方法。
实践表明该方法调整参数方便，容易掌握，并有助于学生深化对采用时域法、根轨迹法和频域法分析与设计控制系统的理解。
%On the basis of the known transfer function of the controlled object,aiming at the problem of the PID parameters tuning when teaching,a simple PID parameters tuning method is proposed in the paper using the Rltool built -in Matlab based on the basic knowledge of the Theory of Automatic Control.This method is easy to tune parameters and master in practice.Furthermore,it is useful for students to deeply comprehend the analysis and design the control system adopting time -domain,root locus and frequency -do-main methods.【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2016(014)004【总页数】4页(P37-40)【关键词】比例 -积分 -微分控制器;参数整定;Matlab 软件;根轨迹【作者】张婧;盖文东;徐文尚;陈志巧【作者单位】山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛 266590;山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛 266590;山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛 266590;山东科技大学电气与自动化工程学院，山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TP273自动控制原理和计算机控制技术是工科院校自动化专业重要的专业课程，其主要任务是通过控制理论的学习，了解系统的概念，掌握分析和设计控制系统的方法，培养学生解决实际工程问题的能力。
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。
《过程控制及其MATLAB实现》PID控制器参数自整定实验
《过程控制及其MATLAB实现》PID控制器参数自整定实验课程名称：过程控制及其MATLAB实现实验类型：验证性实验项目名称： PID控制器参数自整定一、实验目的1．熟悉PID控制器参数的自整定法；2．学会利用MATLAB实现对控制器参数进行整定。
二、实验设备安装Windows系统和MATLAB软件的计算机一台。
三、实验内容1、某液位控制系统，在控制阀开度增加10%后，液位的响应数据如下：如果用具有延迟的一阶惯性环节近似，确定其参数K、T和t 并根据这些参数整定PI控制器的参数，用仿真结果验证之。
2、已知被控对象的传递面数为G(s)分别用动态特性参款法、稳定边界法，衰减曲线法以及MATLAB的pidtune面数确定PID控制器参数，并用单位阶跃响应比较整定结果。
四、实验原理任务一：该曲线可以近似用带纯延迟的一阶惯性环节式子来拟合，即依据书中公式增益可以用切线法、两点法等方法来求传递函数参数：任务二：1、动态特性参数法：该方法通过观察被控对象的单位阶跃响应曲线，提取出关键的动态特性参数，然后根据这些参数结合经验公式计算出 PID 控制器的参数；2、稳定边界法：该方法是基于被控对象的频域特性进行整定的，它通过绘制被控对象的开环频率响应曲线，找到最接近于稳定极点的相位交点，然后利用该相位交点计算出相位裕度和增益裕度，再根据一定的经验公式计算出 P ID 控制器的参数；3、衰减曲线法：该方法也是基于被控对象的单位阶跃响应曲线进行整定的，它通过绘制被控对象的阶跃响应曲线，根据经验公式计算出该曲线的衰减系数和周期，然后利用这些参数计算出 PID 控制器的参数；4、 MATLAB 的 pidtune 函数：该函数是 MATLAB 提供的自动 PID 控制器设计工具，它可以根据用户指定的性能要求（如超调量、调节时间等）以及被控对象的传递函数，自动计算出最优的 PID 控制器参数。
五、实验步骤任务一：某液位控制系统，在控制阀开度增加10%后，液位的响应数据如下：由数据两点法计算可得可知：t=9，T=18,K=6.3/0.1=63。
基于MATLABSimulink的PID参数整定
基于MATLABSimulink的PID参数整定基于MATLAB/Simulink的PID参数整定摘要：针对PID参数整定过程的复杂性，基于MATLAB/Simulink仿真环境，模拟临界⽐例度法PID参数整定的⽅法和步骤，给出了⼀种简单有效的PID参数整定⽅法。
与通常的整定⽅法⽐较，其优点是⾮常直观、可以随意修改仿真参数，节省了⼤量的计算和编程⼯作量。
通过仿真实例验证了该⽅法的有效性。
关键词：PID控制；参数整定；MATLAB/Simulink；临界⽐例度法Abstract：The PID tuning is a complicated process．To solve the problem，a method of critical gain is presented based on the MATLAB/Simulink simulationenvironment．The simulation examples are also given．Key words：PID control；parameter tuning；MATLAB/Simulink；critical gain method 1 引⾔PID控制是最早发展起来且⽬前在⼯业过程控制中仍然是应⽤最为⼴泛的控制策略之⼀。
据统计，在⼯业过程控制中95％以上的控制路都具有PID结构，⽽且许多⾼级控制都是以PID控制为基础的。
PID控制能被⼴泛应⽤和发展，根本原因在于PID控制具有以下优点：原理简单，使⽤⽅便，PID参数K p、T i和T d可以根据过程动态特性及时调整，适应性强。
鲁棒性强，即其控制品质对控对象特性的变化不太敏感。
采⽤不同的PID参数，对控制系统的性能将会不—样，因此PID参数的调节和优化决定了控制系统最终能达到的控制性能，PID参数整定是控制系统设计的核⼼内容。
综观各种PID参数整定⽅法，可以有如下分类：根据研究⽅法来划分，可分为基于频域的PID参数整定⽅法和基于时域的PID参数整定⽅法；根据发展阶段来划分，可分为常规PID参数整定⽅法和智能PID 参数整定⽅法根据被控对象个数来划分，可分为单变量PID参数整定⽅法和多变量PID参数整定⽅法；根据控制量的组合形式来划分，可分为线性PID参数整定和⾮线性PID参数整定⽅法。
基于Matlab的控制系统PID校正的仿真总结
四、结论
PID控制系统结构简单、稳定性好、 工作可靠、调整方便。PID校正响应速 度比P校正和PI校正都要快，但是超调 量比较大。
控制工程与控制理论课程设计讲座
先进PID控制及 其MATLAB仿真
主讲人 付冬梅 自动化系
第1章 数字PID控制
1.1
PID控制原理 连续系统的模拟PID仿真 数字PID控制
程序运行以后，还得到经P、PI、PID校正（用Ziegler-Nichols整定公式计算）系统阶跃给 定响应曲线，如图所示。
图 3-1 Ziegler-Nichols的P、PI、PID控制阶跃响应曲线
由图可见，用Ziegler-Nichols整定公式计算的P、PI、PID校正器对系统 校正后，其阶跃给定响应曲线中的P、PI校正两者响应速度基本相同。 因为这两种校正求出的Kp不同，所以两种校正的被调量终了值不同。PI 校正的超调量比P校正的要小些。PID校正的比前两者的响应速度都要快， 但是超调量最大。
D I
C P
I
C
P
D
D
C
P
I
P
D
I
C
P
D
I
1 G ( s ) K P (1 TD s ) TI s
（2-2）
由式（2-2）可以看出，PID控制是通过三个
参量起作用的。这三个参量取值的大小不同， 就是比例、积分、微分作用强弱的变化。为 了说明每个参数单独变化时对于系统较正时 的影响，特列举以下实例。
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
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基于Matlab 的对过程控制系统的PID 整定-企业管理论
文
基于Matlab 的对过程控制系统的PID 整定
孔凡杨
河南省心连心化肥有限公司河南新乡453700
摘要：本文就分析了串级控制系统的特点和设计，并分析了基于MATLAB 的增量式PID 算法应用在其中的应用，通过分析发现PID参数整定方法能够很好地实现串级控制系统的精度和稳定性。
关键词：MATLAB；串级控制；PID 整定
笔者在此介绍了一种采用基于MATLAB 的增量式PID 控制的双容无自衡串级贮槽液料控制系统，并在PID 参数整定方法的作用下实现了控制系统的良好控制效果。
1 串级控制系统的相关特点和设计分析
在对纯滞后和时间常数较大的对象控制中可使用串级控制系统，其对于系统控制质量的提高主要表现在以下几个方面，第一，是它能够很好地克服副回路中的二次干扰；第二，它能够使控制对象的时间常数减小；第三，它能够使动态特性在被控过程中得到改善，依此使控制系统的工作频率得以提高；第四，这种串级控制系统还能很好地适应操作条件和负荷的变化。
主回路和主参数的设计选择。
在某些条件下，最直接有效的质量指标也可被选为主参数，不然在选择主参数时相关人员还可以选择一个与产品质量有单值函数关系的参数，但是灵敏度和工艺过程的合理性是这个被选主参数必须满足的条件。
副回路和副参数的设计与选定。
较强的抑制扰动能力和较快的调节速度是串级控制系统副回路具备的主要优势，所以相关人员可以把尽可能多的一些扰动干扰放在副回路的设计中以充分利用副回路自身的优势，使其减少干扰对主参数的影响以提高其控制质量。
2 基于MATLAB 的串级控制系统分析
本文介绍的是一个串联式双容无自衡液位过程，由上方的进料管液料流进贮槽S1，然后再经过管道液料又流进贮槽S2，这时液料的流出受到变频调速器的控制，如果此变频调速器的工作频率是固定不变的，那么一个积分时间常数不变的积分环节就会在贮槽S2 中构成，在当前的工艺生产过程中液料位通常被要求在贮槽S2 中保持某一定值，令被控制量为h，使S1 中进料体积流量q 为控制变量，在这种情况下这个串联式双容无自衡液位过程的机构式可列为：
在这个串级控制系统中(如上图所示)，副参数被选择为贮槽S1，主参数被选择为贮槽S2 的液位h，当控制系统运行时来自反馈的贮槽液位测量值就会被变频器收集并实现与设定值的对此，之后相关数据值就会被送入PID 模块进行计算，并实现输出频率的自动更改，以对液料流量和电机的转速实现调整，从而使贮槽液位实现稳定，和贮槽S1、S2 分别对应的液位传感器1 和2 将对其对应的贮槽信号的检测结果在A /D 转换的作用下传送到计算机，然后分别与两个PID 调节器设定值对比，并实现对其差别进行判断和计算。
MATLAB 的两个PID 算法程序被上位机所调用，PID1 的输入信号就是
贮槽S2 液料位信号与事先的系统设定值对比得到的偏差；然后该偏差会在PID1 中实现运算并将信号输出，然后就将其作为槽S1 的系统设定值，然后将贮槽S1 液料位信号与该设定值进行对比，再将此偏差输入PID2 进行运算，然后利用D/A 转换应用于运算结果，从而使电机的输出频率被改变，实现了对水泵转速的调整，从而使控制系统实现了对贮槽S1 控制，进而也控制了S2 的目的。
3 串级系统的PID 参数整定
在串级系统的整定中试凑法、两步和一步整定法是主要运用的工程整定方法。
具体如下，首先应选一适当的副调节器，对其设置要根据纯比例控制规律并放大倍数KC2，在主调节器的设置中也应先置于纯比例控制规律作用下，然后将实现整个控制系统的工作，并在这个过程中利用相关单回路整定方法使主调节器参数实现调整，并在施行干扰的情况下，观察相关的运行状况，并在KC1 和KC2 相互匹配原理的支持下实现对调节器参数的改进，经过对系统的多次调试，当液位在贮槽S2 中实现快速稳定于设定值时，反馈值也与设定值相同，当液位稳定后将扰动干扰加于贮槽S1，如果在副回路的校正作用下液位还受到影响的话，为了克服这种扰动的干扰主回路应该对此进一步实施调节，而保证扰动影响的消除，使液位处在设定值上。
依据此系统的工程整定方法中一步整定法对系统的参数进行整定如下：副调节器的放大倍数KC2 设定为2，然使将积分系数Ki2被设定为1000，之后对主调节器的参数整定根据4颐1 衰减曲线法实施，可以得到啄S1 为12.5%，TS1 为7s，参数整定后的实时控制曲线如下：
综上所述，这种采用基于MATLAB 的增量式PID 控制的双容无自衡串级贮槽液料控制系统，在PID 参数整定方法的作用下实现了控制系统的良好控制效果。
参考文献：
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[3]赵永娟,孙华东.基于Matlab 的模糊PID 控制器的设计和仿真[J].微计算机信息,2009(1):48-49.。