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1、MATLAB控制系統(tǒng)與仿真課程設(shè)計(jì)報(bào)告院（系）：電氣與控制工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：測(cè)控技術(shù)與儀器1301班姓名：吳凱學(xué)號(hào)：1306070127指導(dǎo)教師：楊潔昝宏洋基于MATLAB的PID恒溫控制器本論文以溫度控制系統(tǒng)為研究對(duì)象設(shè)計(jì)一個(gè)PID控制器。PID控制是迄今為止最通用的控制方法，大多數(shù)反饋回路用該方法或其較小的變形來(lái)控制。PID控制器（亦稱調(diào)節(jié)器）及其改進(jìn)型因此成為工業(yè)過(guò)程控制中最常見(jiàn)的控制器(至今在全世界過(guò)程控制中用的84%仍是純PID調(diào)節(jié)器，若改進(jìn)型包含在內(nèi)則超過(guò)90%)。在PID控制器的設(shè)計(jì)
2、中，參數(shù)整定是最為重要的,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)PID參數(shù)的整定大多借助于一些先進(jìn)的軟件，例如目前得到廣泛應(yīng)用的MATLAB仿真系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)就是借助此軟件主要運(yùn)用Relay-feedback法，線上綜合法和系統(tǒng)辨識(shí)法來(lái)研究PID控制器的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一個(gè)溫控系統(tǒng)的PID控制器，并通過(guò)MATLAB中的虛擬示波器觀察系統(tǒng)完善后在階躍信號(hào)下的輸出波形。關(guān)鍵詞：PID參數(shù)整定；PID控制器；MATLAB仿真。DesignofPIDControllerbasedonMATLABAbstractThis
3、paperregardstemperaturecontrolsystemastheresearchobjecttodesignapidcontroller.Pidcontrolisthemostcommoncontrolmethodupuntilnow;thegreatmajorityfeedbackloopiscontrolledbythismethodoritssmalldeformation.Pidcontroller(claimregulatoralso)anditssecondgener
4、ationsobecomethemostcommoncontrollersintheindustryprocesscontrol(sofar,about84%ofthecontrollerbeingusedisthepurepidcontroller,it’llexceed90%ifthesecondgenerationincluded).Pidparametersettingismostimportantinpidcontrollerdesigning,andwiththerapiddevelo
5、pmentofthecomputertechnology,itmostlyrecurstosomeadvancedsoftware,forexample,matlabsimulationsoftwarewidelyusednow.thisdesignistoapplythatsoftmainlyuseRelayfeedbacklawandsyntheticmethodonthelinetostudypidcontrollerdesignmethod,designapidcontrollerofte
6、mperaturecontrolsystemandobservetheoutputwaveformwhileinputstepsignalthroughvirtualoscilloscopeaftersystemcompleted.Keywords:PIDparametersetting；PIDcontroller；MATLABsimulation。三、正文1.課題來(lái)源及PID控制簡(jiǎn)介1.1課題的來(lái)源和意義任何閉環(huán)的控制系統(tǒng)都有它固有的特性，可以有很多種數(shù)學(xué)形式來(lái)描述它，如微分方程、傳遞函數(shù)、狀態(tài)
7、空間方程等。但這樣的系統(tǒng)如果不做任何的系統(tǒng)改造很難達(dá)到最佳的控制效果，比如快速性穩(wěn)定性準(zhǔn)確性等。為了達(dá)到最佳的控制效果，我們?cè)陂]環(huán)系統(tǒng)的中間加入PID控制器并通過(guò)調(diào)整PID參數(shù)來(lái)改造系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特性，使其達(dá)到理想的控制效果。1.2PID控制簡(jiǎn)介當(dāng)今的自動(dòng)控制技術(shù)都是基于反饋的概念。反饋理論的要素包括三個(gè)部分：測(cè)量、比較和執(zhí)行。測(cè)量關(guān)心的變量，與期望值相比較，用這個(gè)誤差糾正調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。這個(gè)理論和應(yīng)用自動(dòng)控制的關(guān)鍵是，做出正確的測(cè)量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)，PID（比例-積分-微分）控制
8、器作為最早實(shí)用化的控制器已有50多年歷史，現(xiàn)在仍然是應(yīng)用最廣泛的工業(yè)控制器。PID控制器簡(jiǎn)單易懂，使用中不需精確的系統(tǒng)模型等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。PID控制器由比例單元（P）、積分單元（I）和微分單元（D）組成。其輸入e?(t)與輸出u?(t)的關(guān)系為公式（1-1）公式（1-1）因此它的傳遞函數(shù)為公式（1-2）公式（1-2）比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差,系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差,比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。比例作用大,可以加快調(diào)節(jié),減少誤差,但是過(guò)大的
