MATLAB控制系统与仿真

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1、MATLAB控制系统与仿真课程设计报告院（系）：电气与控制工程学院专业班级：测控技术与仪器1301班姓名：吴凯学号：1306070127指导教师：杨洁昝宏洋基于MATLAB的PID恒温控制器本论文以温度控制系统为研究对象设计一个PID控制器。PID控制是迄今为止最通用的控制方法，大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID控制器（亦称调节器）及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器(至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器，若改进型包含在内则超过90%)。在PID控制器的设计中，参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展，对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件

2、，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本设计就是借助此软件主要运用Relay-feedback法，线上综合法和系统辨识法来研究PID控制器的设计方法，设计一个温控系统的PID控制器，并通过MATLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。关键词：PID参数整定；PID控制器；MATLAB仿真。DesignofPIDControllerbasedonMATLABAbstractThispaperregardstemperaturecontrolsystemastheresearchobjecttodesignapidcontroller.Pidcontrolisthem

3、ostcommoncontrolmethodupuntilnow;thegreatmajorityfeedbackloopiscontrolledbythismethodoritssmalldeformation.Pidcontroller(claimregulatoralso)anditssecondgenerationsobecomethemostcommoncontrollersintheindustryprocesscontrol(sofar,about84%ofthecontrollerbeingusedisthepurepidcontroller,it’llexceed90%i

4、fthesecondgenerationincluded).Pidparametersettingismostimportantinpidcontrollerdesigning,andwiththerapiddevelopmentofthecomputertechnology,itmostlyrecurstosomeadvancedsoftware,forexample,matlabsimulationsoftwarewidelyusednow.thisdesignistoapplythatsoftmainlyuseRelayfeedbacklawandsyntheticmethodont

5、helinetostudypidcontrollerdesignmethod,designapidcontrolleroftemperaturecontrolsystemandobservetheoutputwaveformwhileinputstepsignalthroughvirtualoscilloscopeaftersystemcompleted.Keywords:PIDparametersetting；PIDcontroller；MATLABsimulation。三、正文1.课题来源及PID控制简介1.1课题的来源和意义任何闭环的控制系统都有它固有的特性，可以有很多种数学形式来描

6、述它，如微分方程、传递函数、状态空间方程等。但这样的系统如果不做任何的系统改造很难达到最佳的控制效果，比如快速性稳定性准确性等。为了达到最佳的控制效果，我们在闭环系统的中间加入PID控制器并通过调整PID参数来改造系统的结构特性，使其达到理想的控制效果。1.2PID控制简介当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统，PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛

7、的工业控制器。PID控制器简单易懂，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控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入e (t)与输出u (t)的关系为公式（1-1）公式（1-1）因此它的传递函数为公式（1-2）公式（1-2）比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的