基于matlab的pid控制器设计正式稿.doc

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1、基于MATLAB的PID控制器设计摘要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，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

2、-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；冷却机；DesignofPIDControllerbasedonMATLABAbstractThispaperregardstemperaturecontrolsystemastheresearchobjecttodesignapidcontroller.Pidcontrolisthemost

3、commoncontrolmethodupuntilnow;thegreatmajorityfeedbackloopiscontrolledbythismethodoritssmalldeformation.Pidcontroller(claimregulatoralso)anditssecondgenerationsobecomethemostcommoncontrollersintheindustryprocesscontrol(sofar,about84%ofthecontrollerbeingusedisthep

4、urepidcontroller,it’llexceed90%ifthesecondgenerationincluded).Pidparametersettingismostimportantinpidcontrollerdesigning,andwiththerapiddevelopmentofthecomputertechnology,itmostlyrecurstosomeadvancedsoftware,forexample,matlabsimulationsoftwarewidelyusednow.thisde

5、signistoapplythatsoftmainlyuseRelayfeedbacklawandsyntheticmethodonthelinetostudypidcontrollerdesignmethod,designapidcontrolleroftemperaturecontrolsystemandobservetheoutputwaveformwhileinputstepsignalthroughvirtualoscilloscopeaftersystemcompleted.Keywords:PIDparam

6、etersetting；PIDcontroller；MATLABsimulation；coolingmachine目录摘要IABSTRACTII第一章绪论11.1课题来源及PID控制简介11.1.1课题的来源和意义11.1.2PID控制简介11.2国外研究现状及MATLAB简介3第二章控制系统及PID调节52.1控制系统构成52.2PID控制52.2.1比例、积分、微分52.2.2Ｐ、Ｉ、Ｄ控制7第三章系统辨识93.1系统辨识93.2系统特性图103.3系统辨识方法11第四章PID最佳调整法与系统仿真144.1PID参数

7、整定法概述144.2针对无转移函数的PID调整法154.2.1RELAYFEEDBACK调整法154.2.2RELAYFEEDBACK在计算机做仿真154.2.3在线调整法194.2.4在线调整法在计算机做仿真204.3针对有转移函数的PID调整方法234.3.1系统辨识法244.3.2波德图法及根轨迹法27第五章油冷却机系统的PID控制器设计285.1油冷却机系统285.1.1油冷却机285.1.2感测与转换器295.1.3控制组件305.2油冷却机系统之系统辨识315.3油冷却机系统的PID参数整定33结论40致41

8、参考文献42第一章绪论1.1课题来源及PID控制简介1.1.1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PI