毕业设计（论文）-应用单片机智能控制自整定pid调节器

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1、目录第1章引言2第2章自整定PID调节器原理32.1PID调节器概述32.2常规PID调节器的离散模型32.3被控过程的数学模型32.4过程模型参数的自动辨识32.5自整定PID调节器参数的确定32.6应用实例3第3章系统硬件电路33.1总体电路:最小系统图33.2器件选择3第4章软件设计34.1PID运算主程序设计34.2RAM单元分配3第5章调试仿真35.1软件调试：KEIL35.2电路仿真:ProteusISIS35.3仿真结论3第6章结束语3致谢3参考文献3附录：程序清单3-35-第1章引言智能自整定调节器的研究意义随着微型计算

2、机的功能愈来愈强及可靠性的不断提高。近年来，国外先后提出了智能自整定调节器的多种方案，并在实际应用中取得了较好的控制效果。1983年的美国FOXBORO公司推出的自整定PID参数的EXACT控制器，使PID调节功能更有效。智能自整定调节器的发展历史、现状和研究方向文【2】分析了将专家系统方法应用到该智能控制仪表中的PID调节器参数自整定的原理和方法。日本东芝公司和富士通公司也先后推出了TOSDIC-211和FUJIMICREX自整定调节器。在过程工业界，从40年代开始，采用PlD控制规律的单输入单输出简单反馈控制回路已成为过程控制的核心

3、系统。目前，PID控制仍广泛应用，即便是在大量采用DCS控制的最现代化的装置中．这类回路仍占总回路数的80%-90%。这是因为PID控制算法是对人的简单而有效操作方式的总结与模仿，足以维护一般工业过程的平稳操作与运行，而且这类算法简单且应用历史悠久，工业界比较熟悉且容易接受。PID参数的自整定一般包括两部分内容：一是过程特性的提取，也称为韧热校正部分，即对过程进行辨识，得到过程的动态特性，求得过程的增益、时间常数、延妲时间，然后按过程的特征参数或者按部分模型的匹配法设定P1D参数。二是确定相应的最优控制器参数，也称为在线校正部分，是通过

4、对控制响应的波形进行在线监视，求出性能控制指标，即超调量、振幅衰减比等，然后建立调整规则对PID参数进行更新。自Ziegler和Nichols提出PID参数整定方法起，有许多技术已经被用于PID控制器的手动和自动整定。Ziegler-Nichols阶跃响应是确定PID参数的简单方法，根据纯滞后时间和时间常数来鉴定控制器的参数。但是该方法仅在纯滞后时间与时间常数之比处于0.1-1之间时才适用，对于大的纯滞后需采取专门补偿措施。另外设方法借助于作图来确定特征参数，得到的控制器是使用尚可的或次优的，并不能得到最优的控制器。其中应用广泛的有临界

5、灵敏度法，需要测量临界增益和临界周期从而得到合适的PID参数。Z-N法需要使系统接近临界章台运行，这很易产生增幅振荡，并使系统毁坏。-35-为克服二Z-N闭环方法的缺点，知名学者Astrom曾提出基于继电反馈的方法，该方法的基本思路是在继电反馈下观测过程的极限环振荡，并由极限环的特征来确定过程的基本性质，然后算出PID调节器的参数。继电器自整定操作简单。不需要较多的有关被控对象的先验知识即可以整定控制嚣参数的优点，预先确定的参数少，仅仅是继电特性的输出高度和滞环宽度。而且它是在闭环条件下完成的，所以对扰动不灵敏，而且所产生的极限环振荡又

6、是一种受控振荡，易于控制。Astrom在1988年美国控制会议(ACC上作的《TowardIntelligentControl》的大会报告概述了结合新一代工业控制器中的两种控制思想-自整定和自适应，为智能PID控制的发展奠定了基础。他认为自整定控制器和自适应控制器能视为一个有经验的仪表工程师的整定经验的自动化，自整定调节器应具有推理能力。自适应PID的应用途径的不断扩大使得对其整定方法的应用研究变得日益重要。自适应技术中最主要的是自整定。根据发展阶段来分，PID参整定可分为常规PID参数整定方法及智能PID参数整定方法；按照被控对象个数

7、来划分可分为单变量PID参数整定方法及多变量PlD参数整定方法，前者包括现有大多数整定方法，后者是最近研究的热点及难点。按控制量的组台形式来划分，可分为线性PID参数整定方法及非线性PID参数整定方法。前者用于经典PID调节嚣，后者用于非线性跟踪微分器和非线性组合方式生成的非线性PID控制器。按工作机理划分，自整定方法能分为两类：基于模型的自整定方法和基于规则的自整定方法。目前来说，在众多的整定方法中主要有两种方法在实际工业过程中应用较好。一种是基于继电反馈的参数整定方法另一种是Foxboro公司推出的基于模式识别的参数整定方法。后者主

8、要应用于Foxboro的单回路EXACT控制器及分散控制系统I/ASeries的PIDE功能块，其原理是基于Bristol在模式识别方面的早期工作。前者的应用实例较多，这类控制器现在包括自整定、增益计划设定