基于比例度法的pid参数整定研究及仿真

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1、基于比例度法的PID参数整定研宄及仿真1、引言在工程实际屮，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PW控制，又称PID调节。PID控制器问世至今己有近70年历史，它以其结构简单、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。PID控制是最早发展起來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%以上的控制冋路都具有P1D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P1D控制具有以下优点[1]:原理简单

2、，使用方便,P1D参数KP、T：和Td可以根据过程动态特性及时调整;适应性强;鲁棒性强，即其校制品质对被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一样，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P1D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P1D参数整定方法基于时域的PID参数整定方法;根据发展阶段來划分，可分为常规PID参数整定方法和智能PTD参数整定方法;根据被控对象个数来划分，可分为单变

3、量PTD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参数整定方法和非线性PID参数整定方法。一般来说,PID参数整定方法概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依裾系统的数学模型，采用控制理论屮的一些方法，经过理论计算确定控制器参数[2]。这种方法不仅计算繁琐,且过分依赖系统的数学模型,所得到的计算数据一般不能直接使用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法。它主要依赖工程经验，直接在控制系统的实验中进行。这种方法简单实用、易于掌握，因而在工程实际中被广泛

4、采用。控制工程屮常用的工程整定方法有临界比例度法、衰减曲线法、鲁棒P1D参数整定法和ISTE最优参数整定法。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具行不同的基于比例度法的PID参数整定研宄及仿真1、引言在工程实际屮，应用最为广泛

5、的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PW控制，又称PID调节。PID控制器问世至今己有近70年历史，它以其结构简单、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。PID控制是最早发展起來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%以上的控制冋路都具有P1D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P1D控制具有以下优点[1]:原理简单，使用方便,P1D参数KP、T：和Td可以根据过程动态特性及时调整;适应

6、性强;鲁棒性强，即其校制品质对被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一样，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P1D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P1D参数整定方法基于时域的PID参数整定方法;根据发展阶段來划分，可分为常规PID参数整定方法和智能PTD参数整定方法;根据被控对象个数来划分，可分为单变量PTD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

7、分,可分为线性PID参数整定方法和非线性PID参数整定方法。一般来说,PID参数整定方法概括起来有两大类:一是理论计算整定法。它主要是依裾系统的数学模型，采用控制理论屮的一些方法，经过理论计算确定控制器参数[2]。这种方法不仅计算繁琐,且过分依赖系统的数学模型,所得到的计算数据一般不能直接使用，还必须通过工程实际进行调整和修改。二是工程整定方法。它主要依赖工程经验，直接在控制系统的实验中进行。这种方法简单实用、易于掌握，因而在工程实际中被广泛采用。控制工程屮常用的工程整定方法有临界比例度法、衰减曲线法、鲁棒P1D

8、参数整定法和ISTE最优参数整定法。Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具，是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具行不同的