PID控制器參數(shù)整定方法及其應(yīng)用研究_圖文

1、浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文PID控制器參數(shù)整定方法及其應(yīng)用研究姓名:何芝強(qiáng)申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):控制理論與控制工程指導(dǎo)教師:褚健;蘇宏業(yè)20050301 浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論1.1引言摹于偏差的比例(Proportiona:、移分(Integral和微分(Derivative的控制器簡稱為PID控制器,它是工業(yè)過程控制中最常見的一種過程控制器。由于PID 控制器算法簡單、魯棒性強(qiáng)2I,因而被廣泛應(yīng)朋于化工、冶金、機(jī)械、熱工和輕工等工業(yè)過程控制系統(tǒng)中。盡管工業(yè)自動化飛速發(fā)展,但是P1D控制技術(shù)仍然是工業(yè)過程控制的基礎(chǔ)【3】D根據(jù)日本有關(guān)調(diào)查資料顯示,在現(xiàn)今使用的各種控制技術(shù)中,PID控制技

2、術(shù)占84.5oA,優(yōu)化PID控制技術(shù)占6.8%,現(xiàn)代控制技術(shù)占1.6%,手動控制占6.6%,人工智能(AI控制技術(shù)占0.6%。如圖1.1.1所示。 圖1.1.1各種控制技術(shù)使用現(xiàn)狀圖如果把PID控制技術(shù)和優(yōu)化PID控制技術(shù)加起來,則占到了90%以上,而文獻(xiàn)4指出,工業(yè)過程控制中,95%以上的回路具有PID結(jié)構(gòu)。因此,可以毫不夸張地說,隨著工業(yè)現(xiàn)代化和其他各種先進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展,PID控制技術(shù)仍然不過時,并且它還占著主導(dǎo)地位。同時,由于工業(yè)過程對象的精確模型難以建立,系統(tǒng)參數(shù)又經(jīng)常發(fā)生變化,因而在用PD控制器進(jìn)行調(diào)節(jié)時,又往往難以得到最佳的控制效果。本章將首先回顧l id控制器的結(jié)構(gòu)、理論基礎(chǔ)和

3、PID控制器各參數(shù)對控制效果的影響及幾種改進(jìn)的PID控制器算法;接著闡述數(shù)字PID控制器及其算法;然后對PID 控制器商業(yè)化產(chǎn)品的發(fā)展做一個簡要的介紹;最后提出本文研究工作的總體結(jié)構(gòu)。1.2PID控制器簡介1.2.1PID控制器的結(jié)構(gòu)及原理PID控制器是一種基于偏差“過去、現(xiàn)在和未來”信息估計(jì)的有效而簡單的控 第二章常規(guī)PID控制器參數(shù)整定方法及研究系統(tǒng)出現(xiàn)極限環(huán),獲取所需要的臨界信息。并且,該法避免了ZN法整定時間長、臨界穩(wěn)定等問題,目前已成為丁程中最常用的PID控制器參數(shù)整定方法之一。該方法將在隨后的章節(jié)里介紹。2.3.3仿真研究為了便于同ZN經(jīng)驗(yàn)公式法進(jìn)行控制效果的仿真比較,選取章節(jié)2.2.3所用的對象模型,即假設(shè)對象模型為:G(s=三_。-o5sS十l圖2.3.1所示為對象模型在臨界增益下的臨界振蕩圖。 (a(b圖2.31對象模型的閉環(huán)臨界振蕩圖圖2.3.1(a所示為在對象模型在整個仿真時間內(nèi)的閉環(huán)振蕩圖,此時臨界振蕩增益為K。=4.4:同時,為了方便計(jì)算臨界周期L,特畫出仿真時I'Bq t=600s650s時的對象臨界振蕩圖,如圖2.3.1(b所示,此時求得振蕩周期為兀=1.75s。由表2.3.1可求得ZN臨界比例度法的PID控制器整定值為K。=264,耳=0.85,乃=O.2188又由章節(jié)2.2.3已經(jīng)得到的ZN經(jīng)驗(yàn)法PID控制器參