PID控制系统的设计及仿真(MATLAB)-电气工程及其自动化毕业论文

编号编号 08141430814143 毕业论文毕业论文 （20122012届本科）届本科） 题题目：目：PIDPID 控制系统的设计及仿真（控制系统的设计及仿真（MATLABMATLAB） 学学院：院：物理与机电工程学院物理与机电工程学院 专专业：业：电气工程及其自动化电气工程及其自动化 作者姓名：作者姓名： 指导教师指导教师职称：职称： 助助 教（研究生）教（研究生） 完成日期：完成日期：20122012年年5 5月月2020日日 二 一二 年五五月 目录目录 摘摘要要.1 Abstract. 2 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 课题意义及来源.1 1.2 温度控制系统的研究现状.1 1.2.1 工业温度控制发展简介.1 1.2.2 温度微机控制系统控制方案.2 1.3 MATLAB 简介.4 第二章第二章 被控对象及控制策略被控对象及控制策略.4 2.1 被控对象.5 2.2 控制策略.6 2.2.1 比例、积分、微分.6 2.2.2 P、I、D 控制.8 第三章第三章 PID 最佳调整法与系统仿真最佳调整法与系统仿真.10 3.1 PID 参数整定法概述.10 3.1.1 PID 参数整定方法. 10 3.1.2 PID 调整方式.10 3.2 针对无转移函数的 PID 调整法.11 3.2.1 Relay feedback 调整法.11 3.2.2 Relay feedback 在计算机做仿真.12 3.2.3 在线调整法.13 3.2.4 在线调整法在计算机做仿真.14 3.3 针对有转移函数的 PID 调整方法.15 3.3.1 系统辨识法.15 3.3.2 波德图法及根轨迹法.17 3.4 仿真结果及分析.17 总结.20 参考文献.21 致谢.22 河西学院本科生毕业设计诚信声明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计，是本人在指导老师的指 导下，独立进行设计工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议， 除文中已经注明引用的内容外，本设计不含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本 人承担。 作者签名：作者签名： 二二年年 月月 日日 河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告河西学院本科生毕业论文（设计）开题报告 论文题目论文题目PID 温控系统的设计及仿真温控系统的设计及仿真(MATLAB) 学生姓名学生姓名 所属学所属学 院院 物理与机电物理与机电 工程学院工程学院 专业专业 电气工程及电气工程及 其自动化其自动化 年级年级08级级 指导教师指导教师 所在单所在单 位位 河西学院河西学院职称职称 助教助教 （研究生）（研究生） 开题日期开题日期2011.12.20 1本选题的理论、实际意义本选题的理论、实际意义 此次所选的课题为基于 MATLAB 的 PID 控制器设计。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为常见的控制器（至今在全世界过程控制中的 84%仍是 纯 PID 调节器，若改进型包含在内则超过 90%） 。在 PID 控制器的设计中，参数定是最为重 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-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，设计一个应用于实际问题中 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。 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 PID 控制器并通过调整 PID 参数来改造系统的结构特性，使其达到理想的控制效果。 2本选题的研究动态和自己的见解本选题的研究动态和自己的见解 PID 调节器从问世至今已历经了半个多世纪，在这几十年中，人们为它的发展和推广做 出了巨大的努力， 使之成为工业过程控制中主要的和可靠的技术工具。 即使在微处理技术迅 速发展的今天， 过程控制中大部分控制规律都未能离开 PID， 这充分说明 PID 控制仍具有很 强的生命力。PID 控制中一个至关重要的问题，就是控制器三参数（比例系数、积分时间、 微分时间）的整定。整定的好坏不但会影响到控制质量，而且还会影响到控制器的鲁棒性。 论文的主要内容、基本要求及其论文的主要内容、基本要求及其主要的研究方法主要的研究方法： 本次课题的主要内容是通过对理论知识的学习和理解的基础上，自行设计一个基于 MATLAB 技术的 PID 控制器设计，并能最终将其应用于一项具体的控制过程中。以下为此 次课题的主要内容： (1) 完成 PID 控制系统及 PID 调节部分的设计 其中包含系统辨识、系统特性图、系统辨识方法的设计和选择。 (2) PID 最佳调整法与系统仿真 其中包含 PID 参数整过程，需要用到的相关方法有： b.针对有转移函数的 PID 调整方法 主要有系统辨识法以及波德图法及根轨迹法。 (3) 将此次设计过程中完成的 PID 控制器应用的相关的实例中，体现其控制功能（初步 计划为温度控制器） 论文进度安排和采取的主要措施：论文进度安排和采取的主要措施： 三月份：1、对于 MATLAB 的使用方法进行系统的学习和并熟练运用 MATLAB 的运行 环境，争取能够熟练运用 MATLAB。 2、查找关于 PID 控制器的相关资料，了解其感念及组成结构，深入进行理论 分析，并同步学习有关 PID 控制器设计的相关论文，对其使用的设计方法进行学习和研究。 3、查找相关 PID 控制器的应用实例，尤其是温度控制器的实例，以便完成最 终的实际应用环节。 四月份：1、开始对 PID 控制器进行实际的设计和开发，实现在 MATLAB 的环境下设计 PID 控制器的任务。 2、通过仿真实验后，在剩余的时间内完成其与实际工程应用问题的结合，将其 应用到实际应用中（初步计划为温度控制器） 。 五月份：1、完成毕业设计定稿。 2、论文打印以及答辩工作地准备。 主要参考资料和文献：主要参考资料和文献： 1 夏红，赏星耀，宋建成. PID 参数自整定方法综述J. 浙江科技学院学报,2003(5):16-19. 2 王伟,张晶涛.PID 参数先进整定方法综述J.自动化学报, 2003(1):60-64. 3 薛定宇.反馈控制系统设计与分析-MATLAB 语言应用M.清华大学出版社,2000. 4 李言俊,张科.系统辨识理论及应用M.国防工业出版社,2002. 5 佚名.PID 调节概念及基本理论M.2006,中国自动化网. 6 原菊梅.参数整定的研究J.北京工商大学学报(自然科学版) 2004. 7 刘金琨.先进 PID 控制及 MATLAB 仿真M.电子工业出版社,2002. 8 沈金钟.PID 控制器 :理论.调整与实现M. 台中市:沧海书局出版社 2006. 9 陶永华.新型 PID 控制及其应用M.北京:电气自动化新技术丛书,2002. 10 陈勇.光纤惯组的第二级温控系统的算法与仿真激光与红外M.2011. 11 张春鹏. PID 温控系统实训教学探讨.职业教育研究M.2011. 12 李金堂，樊润杰.一种无超调钝角拐点的 PID 温控设计电设计工程L.2010(3)33-36. 指导教师意见： 签名： 年月日 教研室意见 负责人签名： 年月日 学院意见 负责人签名： 年月日 1 摘摘要要 随着科技的不断进步，在控制系统中温度是常用的被控参数，而采用 MATLAB 来对这些被控参数进行控制已成为当今的主流。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，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-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，重点比较了在有无干扰信号时所得响应曲线的抗干扰性，通过比 较得到，在加入干扰信号时，系统的干扰信号能较好的得到抑制，在系统中加入干扰 信号是很有必要的，也是可行的。 关键词关键词： PID 控制控制 ；温控系统；温控系统 ；MATLAB； 2 Abstract As technology advances, in the control system is the common was charged with the temperature parameters, and use MATLAB to these controlled parameter control has become the mainstream of today. In the design of the PID controller, parameters setting is the most important of all, with the rapid development of computer technology, the PID parameters setting by some of the most advanced software, at present of widely used MATLAB simulation system this design is based on the software main use Relay-feedback method, online synthesis and system identification method to study the PID controller design method, design a temperature control system of the PID controller, and through the virtual oscilloscope MATLAB observation system perfect in order after the jump a signal output waveform key compared with or without interference signals from when the response curve anti-interference, by comparing get to join jamming signal, the system of interference signals can be good, be suppressed, join in the system is a jamming signal necessary and feasible. Keywords: PID parameter setting; controller;MATLAB 1 第一章第一章 绪论绪论 温度是生产过程和科学实验中非常普遍而又十分重要的物理参数。 在工业生产过 程中，为了高效地进行生产，必须对生产工艺过程中的主要参数，如温度、压力、流 量、速度等进行有效的控制，其中温度控制在生产过程中占有相当大的比例。准确地 测量和有效地控制温度是优质、高产、低耗和安全生产的重要条件。 1.1 课题意义及来源课题意义及来源 在我们的日常生活中也使用微波炉、电烤箱、电热水器、空调等家用电器，温度 与我们息息相关。另外在各高等院校的实验室中，无不将温度作为被控参数，构成微 机测控系统，供学生作综合实验或课程设计。可见温度控制电路广泛应用于社会生活 的各个领域，所以对温度进行控制是非常有必要和有意义的。 可是由于温度自身的一些特点,如惯性大、 滞后现象严重、 难以建立精确的数学模 型等,使控制系统性能不佳。 在关于温度控制的绝大部分文献资料中， 控制结果都是有 超调的，而且很多时候超调量较大，本论文是基于这一特点，研究一种控制方案，将 其用于大部分温控场合，都能达到零超调，且调节时间快，稳态误差也非常小的理想 效果。另一方面也是基于控制实验室建设的需求，将其用于对实验电烤箱温度进行控 制，达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在1内的技术要求。 1.2 温度控制系统的研究现状温度控制系统的研究现状 1.2.1 工业温度控制发展简介工业温度控制发展简介 目前先进国家各种炉窑自动化水平较高， 装备有完善的检测仪表和计算机控制系 统。其计算机控制系统已采用集散系统和分布式系统的形式，大部分配有先进的控制 算法，能够获得较好的工艺性能指标。 我国的温度控制系统的发展大致经历了三个阶段1： 第一阶段：基地式仪表。四十年代初，当时由于石油、化工、电力等工业对自动 化的需要，出现了将测量、记录、调节仪表组装在一个表壳里的基地式仪表。如自力 式温度调节器。基地式仪表一般结构简单，价格低廉，它们的功能仅限于单回路控制 且控制精度低。 第二阶段:单元组合式仪表。随着大型工业企业的出现，生产向综合自动化和集 中控制的方向发展，人们发现基地式仪表的结构不够灵活，不如将仪表按功能划分， 2 制定若干种能独立完成一定功能的标准单元，各单元之间以规定的标准信号相互联 系，这样仪表的精度可以提高。在使用中可根据需要，选择一定的单元，积木式地把 仪表组合起来，构成各种复杂程度不同的自动控制系统，这种积木式的仪表就称为单 元组合式仪表2。 以上两个阶段，无论是基地式仪表阶段，还是单元组合式仪表阶段，都是利用 各种仪表对温度进行检测、调节、控制。对于较复杂的系统，难以实现复杂的控制规 律，控制精度不高。 第三阶段:微机控制阶段。随着微电子技术的发展、大规模集成电路制造的成功 和微处理器的问世、 计算机性能价格比的明显提高以及微型计算机在工业控制领域中 的应用，使得温度控制系统发展到微机控制阶段。温度微机控制系统取代模拟控制系 统，克服了其调节精度差、可靠性不高的缺点。由于计算机具有高速的数据运算处理 功能和大容量存贮信息的能力，使得此类系统稳定可靠、维护方便、抗干扰能力强， 而且可以采用先进的控制算法以进一步提高控制性能。 1.2.2 温度微机控制系统控制方案温度微机控制系统控制方案 计算机技术的发展极大地推动了工业控制系统的进步，而现代控制理论的发展， 人工智能技术的深入研究，为控制系统的理论领域增加了新的内容。计算机硬件与控 制软件的紧密结合必然导致新型的微机控制系统的出现。 温度微机控制系统常用的控 制方案有以下三类3-5:经典控制方案、基于现代控制理论的设计方案和智能控制方 案。 第一类:经典控制方案 经典控制方案可分为数字控制器的间接设计方案和数字控制器的直接设计方案。 数字控制器的间接设计方案是一种根据模拟设计方案转换而来的设计方案。 传统模拟 系统中的控制器设计己有一套成熟的方法，其中以 PID 控制器为代表。PID 控制器 具有原理简单、易于实现、适用范围广等优点。将模拟控制器转换成数字控制器是用 离散时间近似方法将一连续时间系统的控制规律离散为数字控制器的控制规律， 其中 为确保数字控制器与模拟控制器的近似，要适当选择采样周期。数字控制器的参数整 定方法有扩充临界比例度法和扩充响应曲线法等。 数字控制器的直接设计方案是根据 对象的离散数学模型直接设计数字控制器的方法。 其目标是要设计一个数字控制器使 闭环系统达到所要求的性能,实现的方法基本上可以看成是极点配置问题。 其主要的设 计方法有最小拍控制算法、根轨迹法、模型跟踪法、达林算法和 Smith 预估器算法 3 等。 数字控制器的直接设计方案清晰明了，采样周期的选择范围扩大，在一定条件 上，能获得较好的控制品质。 第二类:基于现代控制理论的设计方案 现代控制理论以线性代数和微分方程为主要的数学工具， 以状态空间法为基础来 分析和设计控制系统。状态空间法本质上是一种时域的方法，它不仅描述了系统的外 部特性，而且描述和提示了系统的内部状态和性能。基于现代控制理论的设计方案是 建立在对系统内部模型的描述之上的。它是通过数学方法对控制系统进行分析综合。 控制规律的确定是通过极小化预先确定的性能指标函数或使控制系统满足希望的响 应而推导出来的6。此类设计方案主要有:系统辨识、最优控制、自校正控制等。这类 设计方案适用范围广，适合于多输入多输出系统、某些非线性时变系统和一些具有随 机扰动的系统。该方法理论严谨，控制系统的稳定性问题可以严格证明，性能指标能 定量分析，得到的控制品质较好。但这类方法需要知道精确的被控对象的数学模型形 式。对于许多结构复杂，随机干扰因素多而不易获取对象模型形式的系统，这类方法 的使用受到了限制。 第三类:智能控制方案 智能控制方案是一类无需人的干预就能够针对控制对象的状态自动地调节控制 规律以实现控制目标的控制策略。 它避开了建立精确的数学模型和用常规控制理论进 行定量计算与分析的困难性。它实质上是一种无模型控制方案，即在不需要知道对象 精确模型的情况下，通过自身的调节作用，使实际响应曲线逼近理想响应曲线。 智能控制系统有以下一些特点： (l) 智能控制系统一般具有以知识表示的非数学广义模型和以数学模型表示的混 合控制过程。它适用于含有复杂性、不完全性、模糊性、不确定性和不存在己知算法 的生产过程。 (2) 智能控制具有信息处理和决策机构，它实际上是对人神经结构或专家决策机 构的一种模仿。 (3) 智能控制器具有非线性。这是因为人的思维具有非线性，作为模仿人的思维 进行决策的智能控制也具有非线性的特点。 (4) 智能控制器具有变结构的特点。 (5) 智能控制器具有总体自寻优的特点。 智能控制方案主要包括模糊控制、神经网络和遗传算法控制等，由于 PID 控制 器具有原理简单、易于实现、适用范围广等优点，在本文中将选择经典控制方案来设 4 计一个 PID 温控系统。并用 MATLAB(Matrix Laboratory)软件包来对温控系统进行仿 真运行。 1.3 MATLAB 简介简介 MATLAB 软件包，是一种功能强、效率高、便于进行科学和过程计算的交互式 软件包。其中包括：一般数据分析、矩阵运算、数字信号处理、建模和系统控、制和 优化等应用程序，并将应用程序和图形基于便于使用的集成环境中，在此环境下所接 问题的 Matlab 语言表达形式和其数学表达形式相同，不需要按传统的方法编程并能 够进行并能够进行高效率和富有创造性的计算，同时提供了与其他高级语言的接口， 是科学研究和工程应用必备的工具。目前在控制界、图像信号处理、生物医学工程领 域得到得到广泛的应用。本论文设计中 PID 参数整定用到的是 Matlab 中 SIMULINK, 它是一个强大的软件包，在液压系统仿真中只需要做数学模型的推导工作，用 SIMULINK 对设计好的系统进行仿真，可以预知效果检验设计的正确性，未涉及人员 提供参考7。其仿真结果是否可用，取决于数学模型正确与否，因此要注意数学模型 的极值要准确的输入系统参数。 第二章第二章 被控对象及控制策略被控对象及控制策略 5 控制系统意味着通过它可以按照所希望的方式保持和改变机器、 结构或其他设备 内任何感兴趣或可变化的量。 控制系统同时是为了使被控制对象达到预定的理想状态 而实施的。控制系统使被控制对象趋于某种需要的稳定状态。 2.1 被控对象被控对象 本文的被控对象为某公司生产的型号为 CK-8 的电烤箱，其工作频率为 50HZ， 总功率为 600W，工作范围为室温 20-250。设计目的是要对它的温度进行控制， 达到调节时间短、超调量为零且稳态误差在1内的技术要求。 在工业生产过程中，控制对象各种各样。理论分析和实验结果表明:电加热装置 是一个具有自平衡能力的对象，可用二阶系统纯滞后环节来描述。然而，对于二阶不 振荡系统，通过参数辨识可以降为一阶模型。因而一般可用一阶惯性滞后环节来描述 温控对象的数学模型。 所以， 电烤箱模型的传递函数为： 1 )( TS eK SG s （2-1） 式（2-1）中 K-对象的静态增益 T-对象的时间常数 -对象的纯滞后时间 目前工程上常用的方法是对过程对象施加阶跃输入信号， 测取过程对象的阶跃响 应，然后由阶跃响应曲线确定过程的近似传递函数。具体用科恩-库恩（Cohn-Coon） 公式确定近似传递函数 8-9。 给定输入阶跃信号 250，用温度计测量电烤箱的温度，每半分钟采一次点，实 验数据如下表 2-1： 表表 2-1烤箱模型的温度数据烤箱模型的温度数据 时间 t(m) 00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5 温度 T() 20315278104126148168182198210225238250 实验测得的烤箱温度数据 Cohn-Coon 公式如下： MCK/ 6 )(5 . 1 28. 0632. 0 ttT ) 3 1 (5 . 1 632. 028. 0 tt(2-2) M-系统阶跃输入；C-系统的输出响应 t0.28-对象飞升曲线为 0.28C 时的时间（分） t0.632-对象飞升曲线为 0.632C 时的时间（分） 从而求得 K=0.92, T=144s , =30s 所以电烤箱模型为： 1144 92. 0 )( 30 s e SG s 2.2 控制策略控制策略 将感测与转换输出的讯号与设定值做比较，用输出信号源（2-10V 或 4-20mA） 去控制最终控制组件。在过程实践中，应用最为广泛的是比例积分微分控制，简称 PID 控制，又称 PID 调节。PID 的问世已有 60 多年的历史了，它以其结构简单、稳 定性好、工作可靠、调整方便，而成为工业控制主要和可靠的技术工具10。 当被控 对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其他设计 技术难以使用，系统得到控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时 应用 PID 最为方便。即当我们不完全了解系统和被控对象，或不能通过有效的测量手 段来获得系统的参数的时候，便最适合用 PID 控制技术。 2.2.1 比例、积分、微分比例、积分、微分 1.比例 2-12-1比例电路比例电路 1 2 0 )( )( R R Vi V t t 7 )()( 1 2 0 tt Vi R R V （2-3） 2 积分器 2-22-2 积分电路积分电路 SCRSCRR SC Vi V t t111 1 0 111)( )( Vi SCR V t 11 0 1 )( Vidt CR V t 1 )( 1 0 （2-4） 3 微分器 2-32-3 微分控制电路微分控制电路 SCR SC R Vi V t t 2 2 )( )( 1 0 )(2)( 0 tt SViCRV 8 dt dVi CRV t2)( 0 （2-5） 实际中也有 PI 和 PD 控制器。 PID 控制器就是根据系统的误差利用比例积分微分 计算出控制量， 控制器输出和输入 （误差） 之间的关系在时域中如公式 （2-6） 和 （2-7） ： dtte Tidt tde TdteKptu)( 1)( )()( （2-6） )()(sESK S K KsU d i p （2-7） 公式中 U(s)和 E（s）分别是 u（t）和 e（t）的拉氏变换， p d d K K T ， i p K K Ti ， 其中 p K、 i K、 d K分别控制器的比例、积分、微分系数。 2.2.2 P、I、D 控制控制 1.比例（P）控制 比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器输出与输入误差讯号成比例关系。 当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。 2.积分（I）控制 在积分控制中，控制器的输出与输入误差讯号成正比关系。 对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有 稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项” 。 积分项对误差取关于时间的积分，随时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很 小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步 减小，知道等于零。 因此，比例加积分（PI）控制器，可以使系统进入稳态后无稳态误差。 3.微分（D）控制 在微分控制中，控制器的输出和输入误差讯号的微分（即误差的变化率）成正比 关系。 自动控制系统在克服误差调节过程中可能会出现震荡甚至失稳。 其原因是由于存 在较大惯性组件（环节）和有滞后的组件，使力图克服误差的作用，其变化总是落后 于误差的变化。解决的办法是使克服误差的作用的变化有些“超前” ，即在误差接近 9 零时，克服误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是 不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的“微分项” ，它能预 测误差变化的趋势，这样，具有比例加微分的控制器，就能够提前使克服误差的控制 作用等于零，甚至为负数，从而避免了被控制量的严重的冲过头。所以对于有较大惯 性和滞后的被控对象，比例加微分（PD）的控制器能改善系统在调节过程中的动态 特性。 由于 PID 控制器具有原理简单、易于实现、适用范围广等优点，在本设计中对 于电烤箱的温控系统我们选择 PID 进行控制。 10 第三章第三章 PID 最佳调整法与系统仿真最佳调整法与系统仿真 PID 作为经典控制理论，其关键问题在于 PID 参数的设定。在实际应用中，许 多被控过程机理复杂，具有高度非线性、时变不确定性和纯滞后等特点。在噪声、负 载扰动等因素的影响下，过程参数甚至模型结构均会随时间和工作环境的变化而变 化。故要求在 PID 控制中不仅 PID 参数的整定不依赖与对象数学模型，并且 PID 参 数能够在线调整，以满足实时控制要求。 3.1 PID 参数整定法概述参数整定法概述 3.1.1 PID 参数整定方法参数整定方法 1. Relay feedback ： 利用 Relay 的 on-off 控制方式， 让系统产生一定的周期震荡， 再用 Ziegler-Nichols 调整法则去把 PID 值求出来。 2. 在线调整：实际系统中在 PID 控制器输出电流信号装设电流表，调 P 值观察 电流表是否有一定的周期在动作，利用 Ziegler-Nichols 把 PID 求出来，PID 值求法与 Relay feedback 一样9。 3. 波德图中国科技研究院电工研究所,2002. 2 许森.基于模糊模型参考学习控制的焦炉温度控制.化工自动化及仪表J.2008. 3 于海先,等.微型计算机控制技术M.北京:清华大学出版社,1998. 4 冯永.现代计算机控制系统M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1997. 5 Isidro sanchez,Julio Rbanga,Antonio Alonso,temperatuie control in microwave combination ovensJ.Joural of food engineering.2000,46;21-29. 6 鄂景华,自动控制原理M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1996. 7 薛定宇.反馈控制系统设计与分析-MATLAB 语言应用M.清华大学出版社,2000. 8 雷勇.单参数 PID 模糊控制器的设计J.电子技术应用,1998,6-10. 9 李林静基于单片机的炉温控制系统J便用机械，2004,1:50-52. 10 张春鹏. PID 温控系统实训教学探讨.职业教育研究M.2011(2)45-48. 11 吕剑虹,陈来九.模糊 PID 控制器及在气温控制系统中的应用研究J.中国电机学报,1999(1)16-18. 22 致谢 经过几个月的不断努力，毕业设计终于如期完成。从拿到设计题目到最后成设计 并定稿，其间经历了翻阅相关资料、熟悉基础知识、学习巩固 MATLAB 软件的使用， 到开始写论文以及最后的修改和装订成册这几个阶段。 每个阶段工作的完成都使我在 各个方面受益匪浅。在这次毕业设计中，我的任务是完成 PID 温控系统的设计 （MATLAB） 。为了很好地完成设计任务，我经常上网搜集各种资料文献，向指导老 师和各位同学请教，并且翻阅以前的课本、笔记，熟悉之前学过的相关知识。这些不 仅仅巩固了我以前所学的专业知识，而且使我接触了许多以前没接触过的新知识，大 大地扩宽了我的知识面。尤其是对于 PID 控制器的设计和应用，使我有了更加深入的 了解， 也使知道了在现代的控制系统设计和建立中借助好的软件包的重要性及未来的 发展趋势。在这次设计过程中，我明显感觉到自己在许多方面存在不足，譬如，对 Word 的熟练使用，对 MATLAB 软件的应用，对 PID 控制器的认识，电烤炉的了解等 等。我借此机会不断学习，努力提高多方面的能力，弥补自己的不足。总的说来，通 过这次毕业设计的完成，我在各方面都有了很大的进步。特别是将大学所学的专业理 论知识运用于实际设计中，让我对自己的专业有了更浓厚的兴趣，对自己的前途有了 更充足的信心和更美好的憧憬。 在整个设计过程中，我得到了马中武老师的悉心指导和帮助。在我遇到困难时， 他们总是及时地帮助我理清思路解决困惑，最终跨过了一个又一个障碍，顺利地完成 了毕业论文的设计工作。 23 外文文献 Introduction MATLAB is a high-level technical computing language and interactive environment for algorithm development, data visualization, data analysis, and numeric computation. Using MATLAB, you can solve technical computing problems faster than with traditional programming languages, such as C, C+, and Fortran. You can use MATLAB in a wide range of applications, including signal and image processing, communications, control design, test and measurement, financial modeling andanalysis,andcomputationalbiology.Add-ontoolboxes(collectionsof special-purposeMATLABfunctions,availableseparately)extendtheMATLAB environment to solve particular classes of problems in these application areas. MATLAB provides a number of features for documenting and sharing your work. You can integrate your MATLAB code with other languages and applications, and distribute your MATLAB algorithms and applications. Software Introduction The MATLABenvironment is well suited to rapid prototyping and application development. The interactive programming environment, built-in math functions, toolboxes, editing and debugging tools, and deployment options all contribute to reducing your overall development time. By using the built-in math functions and the many specialized functions contained within our toolboxes, MATLAB can significantly reduce the time it takes you to develop prototypes. In addition to integrated editing and debugging tools, MATLAB provides a performance profiler to help you further optimize your code when programming in MATLAB. Building applications around complex algorithms and graphics is easier than ever with the GUI builder, GUIDE. GUIDE was redesigned in MATLAB 6 to save you time. It offers all the drag and drop interface options you would expect, such as text boxes, radio buttons, check boxes, listboxes, sliders, pop-up menus, frames and more. When youre ready to deploy your application, the MathWorks offers a number of different options that allow you to either convert or interface your MATLAB application to other environments including 24 C/C+ and the Web. MATLAB is the most productive development environment for creating scientific and engineering applications because it offers powerful tools for every step in the process