课程设计专家PID控制系统simulink仿真

内蒙古科技大学

课程设计

题目：专家PID控制系统仿真

学生姓名：张晓宇

学号：1267106302

专业：自动化

班级：自12-3班

指导教师：李仲德

专家PID控制系统仿真

摘要

简单介绍了常规PID控制的优缺点和专家控制的基本原理，介绍了专家PID控制的系统结构，针对传递函数数学模型设计控制器。基于MATLAB的simulink仿真软件进行应用实现，仿真和应用实现结果均表明，专家PID控制具有比常规PID更好的控制效果，且具有实现简单和专家规则容易获取的优点。

论文主要研究专家PID控制器的设计及应用，完成了以下工作：

（1）介绍了专家PID控制和一般PID控制的原理。

（2）针对任务书给出的受控对象传递函数G(s)=523500/(s3+87.35s2+10470s) ，并且运用MATLAB实现了对两种PID控制器的设计及simulink仿真，且对两种PID控制器进行了比较。

（3）结果分析，总结。

仿真结果表明，专家PID控制采用多分段控制，其控制精度更好，且具有优越的抗扰性能。

关键词：专家PID，专家系统，MATLAB，simulink仿真

Expert PID control system simulation

Abstract

The advantages and disadvantages of conventional PID control and the basic principle of expert control are briefly introduced, and the structure of expert PID control system is introduced. Simulink simulation software based on MATLAB is implemented. The simulation and application results show that the expert PID control has better control effect than the conventional PID, and has the advantages of simple and easy to get.

This paper mainly studies the design and application of the expert PID controller:

(1) the principle of PID control and PID control is introduced in this paper.

(2) the controlled object transfer function G (s) =523500/ (s3+87.35s2+10470s), and the use of MATLAB to achieve the design and Simulink simulation of two kinds of PID controller, and the comparison of two kinds of PID controller.

(3) result analysis, summary.

The simulation results show that the control accuracy of the expert PID control is better than that of the control.

Key words:Expert PID , MA TLAB, expert system, Simulink, simulation

目录

摘要 ......................................................................................................................................... I Abstract ...................................................................................................................................... II 第一章引言 . (2)

1.1 研究目的和意义 (2)

1.2国内外研究现状和发展趋势 (3)

第二章PID控制器综述 (3)

2.1常规PID控制器概述 (3)

2.2专家PID控制器 (3)

第三章专家PID控制在MATLAB上的实现 (4)

3.1简介 (4)

3.2设计专家PID 控制器的实现方法 (5)

3.3.专家PID控制器的S函数的M文件实现 (7)

3.4专家PID控制器的simulink设计 (8)

3.5专家PID控制和传统PID比较 (13)

第四章结论 (14)

4.1专家PID控制系统的优缺点及解决方案 (14)

4.2最终陈述 (14)

第一章引言

近十几年，国内外对智能控制的理论研究和应用研究十分活跃，智能控制技术发展迅速，如专家控制、自适应控制、模糊控制等，现已成为工业过程控制的重要组成部分。智能控制与常规PID控制相结合，形成所谓智能PID控制，这种新型的控制方式已引起人们的普遍关注和极大兴趣，并已得到较为广泛的应用。

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。在PID控制中，一个至关重要的问题是PID参数(比例系数、积分时间、微分时间)的整定。参数整定的优劣不仅会影响到控制质量，而目还会影响到控制系统的稳定性和鲁棒性。实际工业生产过程往往具有非线性、时变等不确定性干扰，常规PID控制器经常出现参数整定不良、控制性能欠佳，且对运行工况的适应性较差等情况。

针对以上问题，长期以来，人们一直在寻求PID控制器的自动整定技术，以适应复杂的工况和高指标的控制要求。专家智能自整定PID控制器是将专家控制与常规PID控制相结合而具有的自整定、自学习等功能，可以用来描述复杂系统的特性，并通过学习和自组织得到相应的控制策略。

论文以Matlab为基础，研究了两种控制算法：一般的PID和专家PID算法，通过对比研究，分别指出了两种控制器的特点及存在问题。

1.1 研究目的和意义

目前，智能控制已广泛地应用于自然科学和社会科学的各个领域，如:复杂的工业过程控制、机器人与机械手的控制、航天航空控制、交通运输控制等，尤其当被控对象模型包含有不确定性、时变、非线性、时滞、藕合等难以控制因素、采用其它控制理论难以设计出合适并符合要求的系统时，都有可能应用智能控制理论获得满意的解决。