pid控制系统分析、设计与技术

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1、桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第37页共38页编号：毕业设计(论文)外文翻译（原文）院（系）：机电工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：宁晓鹏学号：指导教师单位：机电工程学院姓名：王斌职称：讲师2012年5月2日桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第37页共38页PID控制系统分析、设计与技术KiamHeongAng,GregoryChong,StudentMember,IEEE,andYunLi,Member,IEEE摘要-设计和整定一个比例-积分-微分（PID）控制器似乎是可以通过概念就能理解，但是实际上，如果同时要多个性能指标比如快速性和可靠性达

2、到要求，则可能是困难的。通常，通过各种方法获得的最初设计需要通过电脑仿真进行重复的调整直到闭环系统工作或者达到要求。这促进了智能工具的发展，这些工具可以帮助工程师在整个工作流程中获得最佳的总体PID控制。这种发展已经进一步的促进一些PID硬件模块的高级整定算法（的使用）。与这些发展相一致，这篇文章概述性的介绍了（PID）在专利、软件包和商业硬件模块中的功能和整定方法。为了提高瞬态性能，已经开发出了很多类似的PID控制方法。但是由于标准化和模块的需要，现在仍然面临挑战。系统辨识和基于PID系统的软件智能技术有助于整个设计的自动化，使整定过程到达一个起作用的点。这也应该有助

3、于”plug-play”控制器的发展，这种控制器将被广泛应用，它的设置很容易，并且会优化操作以满足提高生产力、改善质量和减少维护的需要。索引术语-专利，比例-积分-微分（PID）控制，PID硬件，PID软件，PID整定。桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第37页共38页Ⅰ.介绍通过三项功能指标来处理瞬时性和稳态性，比例-积分-微分（PID）控制为现实中的控制问题提供了最简单也最有效率的解决方法。自从1910年PID控制和1942年Ziegler-Nichols直接整定方法发明以后，PID控制的普及已突飞猛进。随着数字技术的进步，为现在自动控制科学的控制方案提供了一

4、个广泛的选择。然而，超过90％的工业控制器仍然采用基于PID的算法，特别是在最低水平的时候[5]，因为其他控制器没有PID控制器提供的相匹配的简单，功能明确，适用性以及易于使用(的特点）[32]。它的广泛使用已经促进并保持了各种PID自整定技术、复杂的软件包和硬件模块的发展。PID控制器的成功和经久不衰是在最近的国际会计师研讨会上的一个特点，其中，致力于PID的研究论文超过90篇[28]。随着许多在这一领域的学术研究成熟并进入“收益递减”的区域，目前的研究和发展趋势是将以软件的形式（研发）PID技术，集中可用的方法，从而获得最佳的PID控制[21]。许多基于软件的技术已

5、经能够在硬件模块中实现运行参数的按需调整。而为了寻找未来的PID整定的关键技术，探索还在继续。本文提供了一个包括PID软件包、商业PID硬件模块和专利的PID整定规则的现代PID技术的概述。首先，第二部分突出PID的基础和关键的问题。第三节则转而关注获得了专利的PID整定规则。第四部分则是一项对现有的PID软件包的调查。在第五部分中，对进程中使用的PID硬件和调整方法的控制供应商进行了讨论。最后，是第六部分，是关于其中一些学术研究之间的突出差异和工业实践。Ⅱ、三项功的能、设计与整定A.三项功能和并行结构PID控制器可以看作是一种位于原点和其他无穷几点之间的相位超前-滞后

6、补偿的极端形式。同样的，它的近似形式，PI和PD控制器，也可以分别视为极端形式的相位滞后和相位领先补偿器。一个标准的PID控制器也被称为三段控制器，其传递函数一般以并行的形式（1）或者以理想的形式（2）给出。桂林电子科技大学毕业设计（论文）报告用纸第37页共38页其中Kp是比例增益，KI是积分增益，KD是微分增益，TI是积分时间常数，TD是微分时间常数，三段功能的强调如下：．比例项—提供了一个通过全通增益系数，并且和误差信号成正比的整体控制。．积分项—通过采用低频补偿的积分器，减少稳态误差。．微分项—通过采用高频补偿的微分器，改善瞬态响应。这三个方面在闭环系统中的不同影

7、响可以总结为表格Ⅰ.请注意此表仅仅能作为开环系统的第一指南。为获得最佳性能，KP,KI(TI)和KD(TD)需要相互配合的进行整定。表格Ⅰ单独的P,I和D整定的影响闭环响应上升时间超调建立时间稳态误差稳定性增加KP减少增加小幅增加减少下降增加KI小幅减少增加增加大幅增加下降增加KD小幅减少减少减少微小的变化提高从学术界到工业界，通常认为增加了微分增益的KD,将会提高稳定性。然而，在实践中的从业人员常常发现，积分项可以对这样一种预期起到相反的作用，尤其是当存在一个传输延迟时。在整定KD过程中的挫折，使得许多操作人员关掉或者去掉这个衍生项。这