PID参数调整仿真比较研究.pdf

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1、《电气自动化}2ol1年第33卷第6期控制理论及其应用ControITheo~＆ltsApplicationPID参数调整仿真比较研究王玉德韩秀庆韩秀勇李睛(曲阜师范大学物理工程学院，山东曲阜273165)摘要：选取了工业控制中常用的三种常规PID参数调整方法和模糊控制方法对同一系统进行控制，并利用MATLAB中的Simulink和Fuzzy工具箱构建了系统仿真模型并进行了仿真实验。对仿真结果进行对比，发现模糊PID控制比常规控制具有更好的控制效果，可以明显改善系统的动态性能和稳态性能。研究结果对系统研究和系统参数调整具有一定的

2、理论指导意义。关键词：PID控制器模糊控制参数调整仿真性能比较[中图分类号]TP15[文献标志码]A[文章编号]1000—3886(2011)06—0001一O3TheComparativeStudyofPIDParametersAdjustmentSimulationWangYude，HanXiuqing，HanXiuyong，LiQing(SchoolofPhysicsandEngineering，QuFuNormalUniversity，Q咖Shandong273165，China)Abstract：Thispaperse

3、lectedthreeconventionalPIDparameteradjustmentmethodsthatcommonlyusedintheindustrialcontrolsystemandfuzzycontrolmethodtocontrolthesamesystem．ThesimulationmodelwasconstructedandexperimentedwiththeuseoftheSimulinkandFuzzytoolboxofMATLABsoftware．Thesimulationresultsshowt

4、hatthefuzzyPIDcontrolmethodhasbettercontroleffectthanconventionalcontrolmethods．Thedynamicandsteadystateperformanceofthesystemissignificantlyimproved．Theresultsofthestudyhavecertaintheoreticalsignificanceinsystemstudyingandparameteradjustment．Keywords：PIDcontrollerFu

5、zzycontrolParameteradjustmentSimulationPerformancecomparison0引言为积分作用系数；为微分作用系数。各控制参数，K，的作用如下模糊控制不需要确定系统的精确数学模型，它是一种基于规(1)比例系数，成比例地反映控制系统的偏差信号e，偏差则的控制。只需要将根据理论知识和操作经验建立起的模糊控制规则导入计算机，它就可以根据实际的生产工况，实时对控制一旦产生，控制器立即产生控制作用，以减小偏差。(2)积分作用系数K，主要用于消除系统的稳态误差，提高参数进行调整，达到高指标的控制要求

6、¨l2]。本文通过对常规系统的调节精度。PID控制和模糊控制对系统控制效果的仿真比较研究，验证了模(3)微分作用系数，反映偏差信号的变化趋势，并能在偏糊控制比常规PID控制有明显的优势⋯。差信号变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，1PID控制原理从而加快系统的调节速度L2’。PID控制系统的原理框2常规PID参数调整及仿真实现图如图1所示。本文选取了控制过程中常用的临界比例度法、衰减曲线法、PID控制器是一种线性一一Ziegler—Nichols法对同一系统进行调整控制并对控制效果从响应控制器，它根据给定值和实时间

7、、超调量、进入稳态时间等方面进行了比较研究。际输出值构成控制偏差，即图1PID控制系统原理框图本文的研究选取的系统输入为单位阶跃信号，即^n(t)一e(t)=yout()一rin(t)(1)u(t一1)，选取的传递函数为通常，PID控制器的控制算式为G一s、)】(⋯))=+e㈤¨](2)S十3S十loS十2．1临界比例度法为了研究方便也可以表示为临界比例度法的基本原理就是在纯比例环节作用下，从大到小逐渐改变控制器的比例度占(其中占：1／Kp)，得到临界等幅振“()=()十e()d+(3)荡过程。此时的比例度称为临界比例度瓯，相邻

8、的两个波峰间的各参数存在如下换算关系时间间隔称为临界周期。利用经验公式=1／(1．76)，=0．5，=0．125(6)Ki：等，Kd：(4)并结合公式1—4给出的转化关系计算出各个参数的具体数值。式中，为比例系数；为积分时19常数；为微分时间常数；用临界比例度法