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1、第26卷第4期西安科技大学学报Vo.l26No.42006年12月JOURNALOFXI′ANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYDec.2006文章编号:1672-9315(2006)04-0511-04*基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真123何东健,刘忠超,范灵燕(1.西北农林科技大学信息工程学院;2.西北农林科技大学机械与电子工程学院;3.西北农林科技大学经济管理学院,陕西杨凌712100)摘要:PID控制器结构和算法简单,应用广泛,但参数整定方法复杂,通常用凑试法来确定。文中探讨利用MATLAB实现PID参数整定及
2、仿真的方法,并分析、比较比例控制、比例积分控制和比例微分控制,探讨了KP,TI,TD3个参数对PID控制规律的影响。关键词:MATLAB;PID控制器;参数整定;仿真中图分类号:TP301文献标识码:AParametertuningandemulationofPIDcontrollerbasedonMATLAB123HEDong-jian,LIUZhong-chao,FANLing-yan(1.CollegeofInformationEngineering,NorthwestA＆FUniversity;2.CollegeofMechanicalandElectr
3、onicEngineering,NorthwestA＆FUniversity;3.CollegeofEconomicsandManagement,NorthwestA＆FUniversity,Yangling712100,China)Abstract:ThecontrolstructureandalgorithmofPIDiseasyandwidelyapplicable,butitssettingmeth-odsofparameteraremultifarious.Generallyutilizeguessingandtryingtofix.Thisartic
4、alisconvenienttotunePIDparametersandemulatethroughMATLABexperimen.tAnalyzeandcomparetheproportioncontrol,theproportionintegralcontrolandtheproportiondifferentialcontro.lDiscusstheinfluenceofthreeparametersKP,TIandTDtothePIDcontrolrules.Keywords:MATLAB;PIDcontroller;parametertuning;em
5、ulation0引言PID控制器又称为PID调节器,是按偏差的比例P(ProPortional)、积分I(Integral)、微分D(DifferentialorDerivative)进行控制的调节器的简称,它主要针对控制对象来进行参数调节。PID控制器问世至今,控制理论的发展经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论3个阶段。在工业控制系统和工程实践中,传统的PID控制策略依然被广泛采用。因为它算法简单、稳定性好、工作可靠、鲁棒性好,在工程上易于实现。但PID控制器的参数整定方法复杂,通常采用PID归一参数整定法和试凑法来确定,费时、费力,且不能得到[1,
6、2]最优的整定参数。针对这一问题,文中探讨用MATLAB实现PID参数整定及仿真的方法及控制参数对PID控制规律的影响。利用MATLAB强大的计算仿真能力,解决了利用试凑法来整定参数十分浩繁的工作,可以方便、快速地找到使系统达到满意性能指标的参数。*收稿日期:2005-11-07作者简介:何东健(1957-),男,教授,陕西西安人,工学博士,主要从事图像分析与识别和多媒体网络应用等研究.512西安科技大学学报2006年1PID控制器的原理与算法当被控对象的结构和参数不能被完全掌握,或得不到精确的数学模型时,应用PID控制技术最为方便。PID控制器就是根据设定值与
7、实际值的误差,利用比例(P)、积分(I)、微分(D)等基本控制规律,或者把它们适当配合形成有PI,PD和PID等的复合控制规律,使控制系统满足性能指标要求。控制系统大多都有储能元件,这就使系统对外界的响应有一定的惯性,且能量和信息在传输和转化的过程中,由于管道、距离等原因也会造成时间上的延迟,所以,按偏差进行比例调节,很难取得理想的控制效果,因此引入偏差的积分(PI)调节以提高精度,引入偏差的微分(PD)来消除系统惯性的影响。这就形成了按偏[3]差的PID调节系统。图1是典型PID控制系统结构图。在PID调节器作用下,对误差信号分别进行比例、积分、微分组合控制。
8、调节器的输出作为被控对象
