基于内模控制原理的pid控制器设计

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1、中文摘要PID控制是自动控制领域中产生最早，应用最广的一种控制方法。本文以论述PtD参数先进整定方法开始，介绍了近几年得到的最新研究成果。接下来，从PID控制的结构形式、实际控制工程需求和实现条件分析了PID控制的独特优点和理论依据。在众多的PID调整方法中，本文选择了内模控制方法进行主要研究。根据等效反馈结构，将内模控制方法引入PID控制器的设计，得到PID参数的明确解析结果。针对典型的工业过程控制对象(一阶和二阶纯滞后过程)根据内模控制原理提出了一种PID控制器参数整定的新方法；针对一类不稳定时滞过程，采用双环控制结构，首先选取P控制器参数，使得广义对象(内环)稳定，然后按照内

2、模控制原理设计主控制器，并且针对这些模型提出了一种二自由度PID控制器的设计方法，所设计的控制器有两个可调参数，而且被调参数与系统的性能直接相关。可使系统同时具有良好的目标值跟踪特性和干扰抑制特性。仿真实验证明，这些方法不但有良好的鲁棒性，而且调节快速、参数整定方法简单，适合工程应用。最后文章对PⅢ将来的发展进行了展望。关键词：内模控制；PID控制；参数整定；二自由度ABSTRACTPIDcontrol，asakindofcontrolmethodinautomaticcontrol，1Sproducedtheearliestandusedforthewidestrangeofap

3、plication．Thispaperstartswithsurveyingtheadvanced+PIDparametertuningmethodsandthenewestachievementsinthissubiect．Next，basedonPIDcontrol’Sstructure，theneedofpracticalcontrolengineeringandtherealizableconditions，itisanalyzedthatPIDcontrol’Sspecialadvantagesandthetheoreticalargument．InmostPIDtuni

4、ngroles，methodofinternalmodelcontrol(IMC)tuningsisinvestigated．ThePIDcontrollerisdesignedbyusingtheequivalentfeedbackstructure，andthetheoreticalresultsofPIDparametersCanbeobtained．AnewPIDtuningmethodispresentedforanindustrialprocesscontrolplant(thefirst-orderorsecond—orderpuredelayprocess)．Ado

5、ubleloopstructureisemployedtoaclassofunstableprocesswithtimedelay．AfterselectingthePcontrollertostabilizetheinnerloop，theIMCprincipleisusedtodesignthemainfeedbackcontroller．Thedesignprocedureofthetwo—degree-of-freedom(2DOF)PIDcontrollerispresentedfortheseprocesses．Thedesignedcontrollerhasonlyt

6、woadjustableparametersthataredirectlyrelatedtosystemperformance．InthismethodagooddynamicresponseperformanceofbothobjectivetrackinganddisturbancereiectionCanbeachievedsimultaneously．Thesimulationshowsmatthismethodhasnotonlyhighrobustness，butalsogoodexpeditiousnessandflexibility,anditisfitinwith

7、engineeringapplications．Atlast，italsopointsoutthedirectionsofthefuturedevelopment．KEYWORDS：Internalmodelcontrol，PIDcontroller,parametertuning，two-—degree·-of-freedom独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发