基于PLC的自整定PID温度控制设计---毕业论文PPT课件.ppt

指导教师 杨锦园 基于的PID温度控制系统设计及其MATLAB仿真 班级 机电1002学生 郝泉学号 2010118010215 CompanyLogo 论文的主要内容及组织结构 1 课题的背景和意义2 被控对象及控制策略3 PID控制与调整4 仿真结果及分析 CompanyLogo 1 课题的背景和意义 背景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 意义本设计就是借助此软件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 CompanyLogo 2 被控对象及控制策略 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 CompanyLogo 2 被控对象及控制策略 用科恩 库恩 Cohn Coon 公式确定近似传递函数给定输入阶跃信号250 用温度计测量电烤箱的温度 每半分钟采一次点 实验数据如下表求得K 0 92 T 144s 30s所以电烤箱模型为 CompanyLogo 2 被控对象及控制策略 控制策略由于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 CompanyLogo PID控制原理 3 PID控制与调整 PID控制器作为一种线性控制器 它根据给定值和实际输出值构成控制偏差 将偏差按比例 积分和微分通过线性组合构成控制量 从而对被控对象进行控制 故称为PID控制器 CompanyLogo PID控制系数特点 3 PID控制与调整 比例系数Kp作用反映控制系统的偏差信号 一旦系统出现了偏差 比例调节作用立即产生调节作用 使系统偏差快速向减小的趋势变化 积分系数Ki作用使系统消除稳态误差 提高系统的无差度 以保证实现对设定值的无静差跟踪 微分系数Kd作用反映系统偏差的变化律 预见偏差变化的趋势 因此能产生超前的控制作用 直观而言 微分作用能在偏差还没有形成之前 就己经消除偏差 CompanyLogo 3 PID控制与调整 PID调整方式PID调整方式分为有转函数和无转移函数 CompanyLogo 4 仿真结果及分析 以下就是在Simulink中创建的用PID算法控制电烤箱温度的结构图 CompanyLogo 4 仿真结果及分析 在上图中的PID模块中对三个参数进行设定 在TransportDelay模块中设定滞后时间30秒 通过不断调整PID三参数 得到最佳仿真曲线 其中KP 3 KI 0 02 KD 0当给定值为100和150时 得到仿真结果如下给定值为100时的响应曲线 CompanyLogo 4 仿真结果及分析 给定值为150时的响应曲线由这两个图可以计算出可见性能指标为 调节时间ts 200s 超调量 约为10 稳态误差ess 0 CompanyLogo 4 仿真结果及分析 本设计中在400秒到430秒之间加入一个 50的干扰 暂态干扰 如图所示 CompanyLogo 4 仿真结果及分析 在Simulink中创建的带干扰的电烤箱PID控制系统的仿真结构图如下所示 CompanyLogo 4 仿真结果及分析 带干扰的电烤箱的PID控制响应曲线从图中可以看到再加入干扰后系统的PID控制能较好的抑制这种干扰 在干扰过后 很快就能恢复到目标值 由上述结论 本设计符合设计要求 满足设计期望 CompanyLogo 总结 本文主要说明了温度控制的意义 MATLAB软件的应用以及在这个方面的发展趋势 简单介绍了被控对象和几种控制方案 PID参数整定的几种方法 并各举一例予以说明 主要有Relayfeedback法 在线调整法以及系统辨识法 波得图法及根轨迹法 且对电烤箱在MATLAB中的PID控制结构图