正式基于matlab的pid控制器設計畢業設計畢業設計論文(存儲版)

　　

【正文】 PID值，然后再微調 PID 值至合乎規格為止。其后的非反向放大器 ,輸入電阻幾乎無限大,同時又放大 10 倍,使得運算放大器輸出為 +T/100。Step 3：最大切線斜率與系統特性曲線交點的時間為延遲時間。PID 修正調整結果大體為：P=I=400D=120圖 511 PID 值修正前后系統響應曲線對比圖系統干擾：因為系統中負載隨時在變化，系統中負載突然變動，也能馬上追上設定值。所以本文重要的是來介紹 PID 參數整定的方法。在這次畢業設計中，我的任務是完成基于 MATLAB 的溫控系統 PID 控制器設計。在整個設計過程中，我得到了陳俊東老師的悉心指導和幫助。 ”富蘭克林將自己一生的成就歸功于對“在一定時期內不遺余力地做一件事”這一信條的實踐。只要把問題想透徹了，才能找到問題到底是什么，才能找到解決問題最有效的手段。 ”現實中那些頂尖的成功人士不是成功了才設定目標，而是設定了目標才成功。蓋茨所説：“通向最高管理 層 的最迅捷的途徑，是主動承擔別人都不愿意接手的工作，并在其中展示你出眾的創造力和解決問題的能力。 運假公濟私,那么你要嘗試學習如何與不同的人相處,提高自己化 能人士的 50 個習慣 在行動前設定目標 有目標未必能夠成功，但沒有目 標的肯定不能成功。 發現問題關鍵 在許多領導者看來，高效能人士應當具備的最重要的能力就是發現問題關鍵能力，因為這是通向問題 解決的必經之路。杜哈提說，不論他出多小兩種能力是：第一，能思想；第二，能按事情的重要程度來做事。一名高效能人士不會到處為自己找借口，開脫責任；相反，無倫出現什么情況，他都會自覺主動地將自己的任務執行到底。如果一個人沒有重點地思考，就等于無主要目標，做事的效率必然會十分低下。杜哈提說，不論他出多小兩種能力是：第一，能思想；第二，能按事情的重要程度來做事。 發現問題關鍵 在許多領導者看來，高效能人士應當具備的最重要的能力就是發現問題關鍵能力，因為這是通向問題 解決的必經之路。 運假公濟私,那么你要嘗試學習如何與不同的人相處,提高自己化 能人士的 50 個習慣 在行動前設定目標 有目標未必能夠成功，但沒有目 標的肯定不能成功。蓋茨所説：“通向最高管理 層 的最迅捷的途徑，是主動承擔別人都不愿意接手的工作，并在其中展示你出眾的創造力和解決問題的能力。 ”現實中那些頂尖的成功人士不是成功了才設定目標，而是設定了目標才成功?？偟恼f來，通過這次畢業設計的完成，我在各方面都有了很大的進步。從拿到設計題目到最后成設計并定稿，其間經歷了翻閱相關資料、熟悉基礎知識、學習 MATLAB 軟件的使用，到開始寫論文以及最后的修改和裝訂成冊這幾個階段。PID 控制中一個至關重要的問題，就是控制器三參數（比例系數、積分時間、微分時間）的整定。在線調整法一樣，在此就不再詳解。下面是油冷卻機系統的系統特性求解圖： 圖 57 系統特性求解圖Step 1：系統的起始溫度及穩定溫度差值即為Ｋ。PT100 溫度傳感器是一種以白金(Pt)作成的電阻式溫度檢測器,屬于正電阻系數,其電阻和溫度變化的關系式如下：R=Ro(1+αT)其中 α=,Ro 為 100Ω(在 0℃的電阻值),T 為攝氏溫度Vo= 100(1+)=+T/1000 。※上表 中，a 的解法可有以下 2 種：解一：如下圖 415 中可先觀察系統特性曲線圖，辨識出 a 值。圖 47 系統震蕩特性曲線　Step 4：取得 Tu 及 a，帶入公式 31，計算出Ｋ u。 ［15］所以整理出來，調 PID 值的方法有在線調整法、Relay feedback、波德圖法、根軌跡法。T 及 L 值與 C(t)及切線的關系如上圖 37 所示。這個 S 狀曲線稱之為過程反應曲線（ process reaction curve） 。 所以對有較大慣性和（或）滯后的被控對象，比例+微分(PD)的控制器能改善系統在調節過程中的動態特性。積分項對誤差取關于時間的積分，隨著時間的增加，積分項會增大。即當我們不完全了解一個系統和被控對象﹐或不能通過有效的測量手段來獲得系統的參數的時候，便最適合用 PID 控制技術。其仿真結果是否可用，取決于數學模型正確與否，因此要注意模型的合理及輸入系統的參數值要準確。②對于多入多出被控對象，需要研究針對具有顯著耦合的多變量過程的多變量 PID參數整定方法，進一步完善分散繼電反饋方法，盡可能減少所需先驗信息量，使其易于在線整定。 ［4］在基于模型的自整定方法中，可以通過暫態響應實驗、參數估計及頻率響應實驗來獲得過程模型。自 Ziegler 和 Nichols 提出 PID 參數整定方法起，有許多技術已經被用于 PID 控制器，可分為常規 PID 參數整定方法及智能 PID 參數整定方法；按照被控對象個數來劃分，可分為單變量 PID 參數整定方法及多變量 PID 參數整定方法，前者包括現有大多數整定方法，后者是最近研究的熱點及難點；按控制量的組合形式來劃分，可分為線性 PID 參數整定方法及非線性 PID 參數整定方法，前者用于經典 PID 調節器，后者用于由非線性跟蹤微分器和非線性組合方式生成的非線性 PID控制器。 如果自整定是基于控制律的，經常難以把由負載干擾引起的影響和過程動態特性變化引起的影響區分開來，因此受到干擾的影響控制器會產生超調，產生一個不必要的自適應轉換。如果過程的動態特性變化，例如可能由負載的變化引起系統動態特性變化， PID 參數就可以重新整定。此外,微分反應的是變化率,而當輸入沒有變化時,微分作用輸出為零。因為有誤差,積分調節就進行,直至無差,積分調節停止,積分調節輸出一個常值。反饋理論的要素包括三個部分：測量、比較和執行。PID 控制器（亦稱調節器）及其改進型因此成為工業過程控制中最常見的控制器 (至今在全世界過程控制中用的 84%仍是純 PID 調節器，若改進型包含在內則超過 90%)。 關鍵詞： PID 參數整定 ；PID 控制器 ；MATLAB 仿真；冷卻機；Design of PID Controller based on MATLABAbstractThis paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most mon control method up until now。 PID 控制器簡單易懂，使用中不需精確的系統模型等先決條件，因而成為應用最為廣泛的控制器。積分作用常與另兩種調節規律結合,組成 PI 調節器或 PID 調節器。在很多情況下，并不一定需要全部三個單元，可以取其中的一到兩個單元，但比例控制單元是必不可少的。PID 參數自整定就是為了處理 PID 參數整定這個問題而產生的。自動整定通常是指根據開環狀態確定的簡單過程模型自動計算 PID 參數。自適應 PID 的應用途徑的不斷擴大使得對其整定方法的應用研究變得日益重要。PID 、靈活性及使用的過程知識量。其中包括:一般數值分析、矩陣運算、數字信號處理、建模和系統控制和優化等應用程序，并將應用程序和圖形集于便于使用的集成環境中。反饋控制是指將所要求的設定值與系統的輸出值做比較，求其偏差量，利用這偏差量將系統輸出值使其與設定值調為一致。其控制器的輸出與輸入誤差訊號成比例關系。 微分（D）控制 在微分控制中，控制器的輸出與輸入誤差訊號的微分（即誤差的變化率）成正比關系。但實際的被控對象往往是非線性系統，且系統復雜，難以精確地用數學式表達。T:時間常數。（3） 波德圖amp?！elay feedback 調整法圖 42 由系統辨識法辨識出轉移函數圖 43 Relay feedback 調整法 如上圖 43 所示，將 PID 控制器改成 Relay，利用 Relay 的 OnOff 控制，將系統擾動，可得到該系統于穩定狀態時的震蕩周期及臨界增益（T u 及Ｋ u） ，在用下表 44 的 ZieglerNichols 第一個調整法則建議 PID 調整值，即可算出該系統之Ｋ p、T i、T v 之值。圖 411Step 3：調整 KP 使系統震蕩，震蕩時的 KP 即為臨界增益 KU，震蕩周期即為 TV?！　〔ǖ聢D法及根軌跡法利用系統辨識出來的轉移函數，使用 MATLAB 軟件去做系統仿真。 　　6V 齊納二極管的作用如 齊納二極管的作用,我們利用它調出 ,因此電壓追隨器的輸出電壓 V1 亦為 。即為Ｌ　　　 　L=190Step 4：先找出 的溫度值，畫水平線與特性曲線相交，得知時間軸之值，此值與延遲時間相減，即為時間常數Ｔ。系統加干擾仿真實驗：圖 512 干擾仿真實驗響應曲線由上圖可知道，就算系統臨時發生變化，也能馬上恢復到設定值。在第一章緒論中說明了本課題的意義，MATLAB 軟件的應用以及在這個方面的發展趨勢。為了很好地完成設計任務，我經常去圖書館或者上網搜集各種資料文獻，向指導老師和各位同學請教，并且翻閱以前的課本、筆記，熟悉之前學過的相關知識。在我遇到困難時，他們總是及時地幫助我理清思路解決困惑，最終跨過了一個又一個障礙，順利地完成了畢業論文的設計工作。 培養重點思維 從重點問題突破，是高效能人士思考的一項重要習慣。 不找借口 美國成功學家格蘭特納說過這樣的話：“如果你有為 自己系鞋帶的能力，你就有上天摘星星的機會！”一個人對待生活和工作是否負責是決定他能否成功的關鍵。 一次做好一件事 著名的效率提升：“一次做好一件事的人比同 時涉獵多個領域的人要好得多。 ” 把問題想透徹 把問題想透徹，是一種很好的思 維品質。：“成功就是目標的達成，其他都是這句 話的注釋。正如微 軟總裁兼首席軟件設計師比爾。因此，在工作中，如果我們不能選擇正確的事情去做，那么唯一正確的事情就是停止手頭上的事情，直到 發現 正確的事情為止。 不找借口 美國成功學家格蘭特納說過這樣的話：“如果你有為 自己系鞋帶的能力，你就有上天摘星星的機會！”一個人對待生活和工作是否負責是決定他能否成功的關鍵。 培養重點思維 從重點問題突破，是高效能人士思考的一項重要習慣。 要事第一 創設遍及全美的事務公司的亨瑞。相反，如果他抓住了主要矛盾，解決問題就變得容易多了。因此，在工作中，如果我們不能選擇正確的事情去做，那么唯一正確的事情就是停止手頭上的事情，直到 發現 正確的事情為止。正如微 軟總裁兼首席軟件設計師比爾。：“成功就是目標的達成，其他都是這句 話的注釋。我借此機會不斷學習，努力提高多方面的能力，彌補自己的不足。 致 謝經過幾個月的不斷努力，畢業設計終于如期完成。即使在微處理技術迅速發展的今天，過程控制中大部分控制規律都未能離開 PID，這充分說明 PID 控制仍具有很強的生命力。１做仿真） ，系統特性曲線如圖 510圖 510 系統擾動后的特性曲線由上圖 a=,Tu= a 值代入 ???.??uKp387Ti2d與用系統辨識法所得結果大體相同。 油冷卻機系統之系統辨識下圖為整個油冷卻機系統示意圖： ＲＳＴ ＵＶ