基于MATLAB的先进PID控制【毕业论文】

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1、毕业设计（20__届）基于MATLAB的先进PID控制摘要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中最常见的控制器。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，例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本文是基于MATLAB的先进PID控制，内容主要包括PID的原理和设计、PID参数最佳调整法，基于LQR方法的先进PID控制介绍，单级倒立摆的PID控制仿真及其结果分析。最后，对本文的工作进行了总结，仿真结果

2、表明先进PID控制器能够有效改善系统的各方面性能。关键词：PID控制器；PID参数整定；LQR；MATLAB仿真AbstractPIDcontrolisthemostcommoncontrolmethodupuntilnow.Thegreatmajorityfeedbackloopiscontrolledbythismethodoritssmalldeformation.PIDcontroller(claimregulatoralso)anditssecondgenerationsobecomethemostcommoncontrollersintheindustrypr

3、ocesscontrol.PIDparametersettingismostimportantinPIDcontrollerdesigning,andwiththerapiddevelopmentofthecomputertechnology,itmostrecurstosomeadvancedsoftware,forexample,matlabsimulationsoftwarewidelyusednow.ThepaperfocusesontheadvancedPIDcontrolbasedonMATLAB.Thecontentincludesthetheoryandd

4、esignofPID,thebestadjustmentmethodofPIDparameters,advancedPIDcontrolbasedonLQRmethod,thesimulationandresultsanalysisofsingleinvertedpendulumcontrolbasedonPID.Finally,thepapersummarizestheworkwehavedone.AndthesimulationresultsshowthattheadvancedPIDcontrollercaneffectivelyimprovetheperforma

5、nceofallaspectsofthesystem.KeyWords:PIDcontroller;PIDparametersetting;LQR；MATLABsimulation;目录1引言11.1PID控制简介11.2常见的先进PID控制方法21.3本文所做工作22控制系统及PID调节32.1控制系统构成32.2PID控制32.3PID参数最佳调整法52.3.1PID调整方法52.3.2针对无转移函数的PID调整法62.3.3针对有转移函数的PID调整方法83基于MATLAB的PID工具箱设计93.1PID工具箱93.2PID工具箱设计的方法93.3SIMULINK环

6、境下的系统仿真133.3.1阶跃信号在PID控制系统中的响应133.3.2加入干扰信号时PID控制系统中的阶跃响应144基于LQR方法的先进PID控制174.1LQR原理174.2加权阵Q、R的选择174.3基于LQR法的先进PID控制器设计185单级倒立摆的PID控制215.1单级倒立摆动态模型215.2单级倒立摆控制235.3仿真程序及分析235.3.1倒立摆仿真235.3.2仿真结果分析246结论27致谢28参考文献29附录1仿真程序301引言1.1PID控制简介在工程实际中，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PID控制，又称PID调节[1-3

7、]。PID控制器问世至今又近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。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其他技术很难以采用是，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场来确定，这时应用PID控制技术最为方便。即当我们不完全了解一个系统和被控对象，或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合PID控制技术。PID控制实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制。比例（P）控制比例控制是一种最简