無超調(diào)PID控制器的設(shè)計.pdf

1、PID控制從產(chǎn)生到如今已經(jīng)歷了半個多世紀(jì)的發(fā)展,因其本身結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)并具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性的特點(diǎn),在整個控制領(lǐng)域幾乎占有90％的權(quán)重。各種先進(jìn)控制思想的出現(xiàn),非但沒有動搖PID控制器的主導(dǎo)地位,反而因為PID控制與各種先進(jìn)思想的結(jié)合而促進(jìn)了PID控制的發(fā)展。
　　 PID控制的關(guān)鍵技術(shù)就是對控制器比例、微分、積分參數(shù)的設(shè)計?？刂破鲄?shù)的選擇直接影響了控制系統(tǒng)的響應(yīng)效果,因此出現(xiàn)了眾多PID控制器參數(shù)整定方法。這些整定方法各有不

2、同,形式各異,但最終目的都是使閉環(huán)控制能夠穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速。
　　 在實際工業(yè)過程中,有很多特殊的工藝流程對被調(diào)參數(shù)有嚴(yán)格的要求,不允許超過設(shè)定值,因此過程的無超調(diào)控制是非常重要的。本文在綜述了當(dāng)前主要PID控制器參數(shù)整定方法之后,以Z-N經(jīng)驗公式為基礎(chǔ)設(shè)計了一種無超調(diào)PID控制器。
　　 本文主要完成的工作如下:
　　 (1)綜述了PID控制器特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀,介紹了評價系統(tǒng)響應(yīng)的性能指標(biāo)和PID控制器的參數(shù)整定

3、方法,并對部分經(jīng)典方法進(jìn)行仿真比較。
　　 (2)分析了Z-N經(jīng)驗公式。利用Z-N經(jīng)驗公式整定的PID控制器對系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制時,根據(jù)系統(tǒng)的閉環(huán)響應(yīng)將控制對象分為兩類:一類為閉環(huán)響應(yīng)無超調(diào),一類為閉環(huán)響應(yīng)有超調(diào)。針對第二類控制對象,以Z-N經(jīng)驗公式為基礎(chǔ),構(gòu)造了一個無超調(diào)PID參數(shù)整定公式,并證明了其準(zhǔn)確性。
　　 (3)對無超調(diào)PID參數(shù)整定公式的時間最優(yōu)性進(jìn)行了證明。通過調(diào)整控制器三個參數(shù)并進(jìn)行仿真,觀察三個參數(shù)變化