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基于MATLAB的PID工具箱的设计.doc

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基于MATLAB的PID工具箱的设计.doc

基于MATLAB的PID工具箱的设计1第一章引言当今的自动控制校术大部分是基于反馈概念的。反馈理论包括三个基本要素:测量、比较和执行。测量关心的是变量,并与期望值相比较,以此误差来纠正和调节控制系统的响应。反馈理论及其在自动控制中应用的关键是做出正确测量并与之比校后,如何用于系统的纠正与调节。在过程系统中,PID类控制器因其结构简单、参数物理意义明显、整定方便、鲁棒性强等优势,应用特别广泛,整定算法和改进控制其结构在文献中也多有报道,然而在MATLAB下至今尚没有被广泛接受的PID控制工具箱。为了解决这一难题,需要将各种典型的控制器模型统一集中到一个工具箱中。可以让用户不用编程序,只通过简单的模块组合就能完成PID控制器的设计与仿真。本论文的研究对象是面向工业过程的PID控制器参数的整定。通过仿真实例详细分析了P、I、D三参量对系统动态性能的影响,给出了用MATLAB求取PID整定参数的方法,通过该方法用户可以只用一条命令就可以轻易的完成一种整定方法.工业过程控制涉及的被控对象大多具有下述特点:1)对象的动态特性是不振荡的对象的阶跃响应通常是单调曲线,被调量的变化比较缓慢。工业对象的幅频特性和相频特性随着频率的增高都向下倾斜。2)对象动态特性有迟延由于迟延的存在,控制器动作的效果往往需要经过一段迟延时间后才会在被调量上表现出来。3)被控对象本身是稳定的或中性稳定的4)被控对象往往具有非线性特性对于被控对象的非线性特性,如果控制精度要求不高或者负荷变化不大,则可以用线性化方法进行处理。本论文只针对线性系统模型进行仿真研究。控制器部分采用由来已久的PID控制器。PID类控制器包括了PI,PD,PID控制器及其很多变形的PID控制器。在生产过程自动控制的发展历程中,PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制器方式。在上世纪40年代以前,除在最简单的情况下可采用开关控制外,基于MATLAB的PID工具箱的设计2它是唯一的控制方式。此后,随着科学技术的发展特别是电子计算机的诞生和发展,涌现出许多新的控制方法。然而直到现在,PID控制由于它自身的优点仍然是得到最广泛应用的基本控制方式。在应用PID控制器的生产过程中,当工况发生变化时需要调整控制器的参数,这即是PID控制器的参数整定。本论文采用的PID整定方法是指工程整定方法中的动态特性参数法。其整定规则由《PIandPIDCo

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