基于MATLAB的PID控制器參數(shù)整定及仿真

摘要:PID控制器結(jié)構(gòu)和算法簡單，應(yīng)用廣泛，但參數(shù)整定比較復(fù)雜，在此我探討利用MATLAB實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)整定及其仿真的方法，并分析比較比例、比例積分、比例微分控制，探討K p，T i，T d三個(gè)參數(shù)對PID控制規(guī)律的影響

關(guān)鍵字：PID控制器，MATLAB，參數(shù)整定，仿真

Parameter tuning and emulation of controller based on MATLAB Abstract：The control structure and algorithm of PID is easy and widely applicable，but its setting methods of are multifarious，Generally utilize guessing and trying to fix. It is convenient to tune PID parameters and emulate through MATLAB experiment. Analyze and compare the proportion、the proportion integral and the proportion differential control. Discuss the influence of three parameters K p,Ti and T d to the PID control rules.

Key words: PID controller, MATLAB, parameter turning,emulation

一PID控制的簡介及其發(fā)展

1.1 PID控制簡介

PID(P，proportion 比例；I ，integration 積分；D ，differentiation)用于控制精度，比例是必須的，它直接影響精度，影響控制的結(jié)果；積分相當(dāng)于力學(xué)的慣性能使震蕩趨于平緩；微分控制提前量，它相當(dāng)于力學(xué)的加速度，影響控制的反應(yīng)速度，太大會導(dǎo)致大的超調(diào)量使系統(tǒng)極不穩(wěn)定；太小會使反應(yīng)緩慢。一般而言PID調(diào)節(jié)是一個(gè)整體的說法，在實(shí)際中PID的比例積分微分并非總是同時(shí)使用，PI調(diào)節(jié)和PD調(diào)節(jié)使用較多

1.2 PID控制發(fā)展

在實(shí)際的過程控制與運(yùn)動控制系統(tǒng)中，PID 家族占有相當(dāng)?shù)牡匚粨?jù)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)控制的控制器中PID 類控制器占有90%以上。PID 控制器是最早出現(xiàn)的控制器類型，因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，各個(gè)控制器參數(shù)有著明顯的物理意義，調(diào)整方便，所以這類控制器很受工程技術(shù)人員的喜愛。此外，隨著控制理論的發(fā)展，出現(xiàn)了各種分支，如專家系統(tǒng)、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色系統(tǒng)理論等，它們和傳統(tǒng)的PID 控制策略相結(jié)合又派生出各種新型的PID 類控制器，形成龐大的PID 家族，很多算法大大改進(jìn)了傳統(tǒng)PID 控制器的性能。

二實(shí)現(xiàn)PID控制

2.1如何實(shí)現(xiàn)PID控制

在一些系統(tǒng)中，需要進(jìn)行PID控制，如一些板卡采集系統(tǒng)，甚至在一些DCS 和PLC的系統(tǒng)中有時(shí)要擴(kuò)充系統(tǒng)的PID控制回路，而由于系統(tǒng)硬件和回路的限制需要在計(jì)算機(jī)上增加PID控制回路。在紫金橋系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫提供了PID 控制點(diǎn)可以滿足PID控制的需要。

進(jìn)入到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組態(tài)，新建點(diǎn)時(shí)選擇PID控制點(diǎn)。紫金橋提供的PID控制可以提供理想微分、微分先行、實(shí)際微分等多種控制方式。

進(jìn)行PID控制時(shí)，可以把PID的PV連接在實(shí)際的測量值上，OP連接在PID 實(shí)際的輸出值上。這樣，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫運(yùn)行時(shí)，就可以自動對其進(jìn)行PID控制。

2.2 PID參數(shù)的調(diào)整：

在PID參數(shù)進(jìn)行整定時(shí)如果能夠有理論的方法確定PID參數(shù)當(dāng)然是最理想的方法，但是在實(shí)際的應(yīng)用中，更多的是通過湊試法來確定PID的參數(shù)。

總結(jié)

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