基于MATLAB的PID参数优化.pdf

陕西能源职业技术学院学报
JournalofShaanxiEnergyInstituteN0
2006年第1期总第1期．1Sum．12006

基于MATLAB的PID参数优化

张亚萌
(陕西能源职业技术学院机电工程系，陕西咸阳712000)5

摘要：PID参数整定一直是控制领域中的重要研究问题，文中阐述了如何利用MATLAB的NCD优化工具
箱结合SIMULINK平台来实现PID参数的自动整定，通过实例仿真比较，结果表明，该方法不用编程，方便易
用，控制效果理想并且可靠性高。
关键词：MATLABPID控制参数整定NCD优化工具
中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：9481(2006)01一l9—04

TheParametersOptimizationofPIDBasedonMATLAB

ZhangYameng
(Dept．ofElectromechanicalEngineering，ShannxiEnergyInstitute，XianyangShaanxi712000)

Abstract：ThePIDparametertuningisalwaysanimportantresearchquestioninthefieldofcontrolling，thisarticle

explmnshowtoutilizeNCDoptimizationtoolboxofMATLABwithSIMULINKplatformtorealizethePIDparameter

automatictuning，throughtheexamplesimulation，theresultshowsthismethoddoesnotneedprogramming，itis

easyandconvenienttouse．thecontroleffectisidealandthereliabilityiShigh．
Keyword：MATLAB；PIDcontrol；parametertuning；NCDoptimizationtoolbox

l引言出了将MATLAB的NCD优化工具箱应用于PID参
PID控制因为其结构简单、易实现、适用范围广数的自动整定，并在Simulink平台上，选用典型的
等优点，是目前工业控制中应用最广、最为广大技工业过程控制对象进行了仿真验证，并与最著名的
术人员所熟悉的控制算法。实践证明，PID参数的Cohen-Coon整定公式及z—N整定公式所获得的
选取直接影响系统的控制效果，对于不同的PID参PID参数控制性能进行比较，结果证明，这种方法使
数，系统的控制效果不大相同，应用某些参数时可PID参数的整定变得非常方便，而且控制的动、静态
以获得较好的控制效果，而应用一些参数时无法达性能良好，均优于其它两种方法。控制效果理想，可
到稳态，甚至给安全生产造成极大的危害。所以对靠性高。是一种简洁、可靠、高效的参数优化方法。
PID控制器的设计和应用的核心问题之一就是参数2NCD优化工具在PID参数整定中的应用
的整定。而PID控制器参数的选择或整定往往是为了说明NCD优化工具在PID参数整定中的
一个十分繁琐和复杂的过程，而且在现代工业过程使用方法，本文以典型的工业过程控制对象为例。
控制中，被控对象特性复杂，难以建立精确的数学典型工业过程的传递函数为一阶带延迟的对象：
模型，又有滞后、非线性等因素，更加大了PID参数
C(s)=e～，
的整定的难度，致使许多传统的PID参数整定方法
最终不能达到令人满意的控制效果。为此，本文提本系统中仿真实例选取：放大系数K=1．5，时间常

作者简介：张亚萌(1972一)，女，陕西武功人，工学硕士，讲师。

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数T=10，滞后时间下=5。首先，选择Options菜单下的StepResponse项，
2．1优化仿真系统结构图在弹出的对话框中，根据具体被控对象特性和所希
系统是在MATLAB6．5／SIMULINK5．0环境望的控制性能的要求来定义阶跃响应性能。
下，利用SIMULINK工具来实现的。从SIMULINK本系统中，调整时间设为20s；上升时问为15s；
各子模块库中拖出如下图所示的几个模块(其中稳态误差百分数取为0；超调量百分数为0；振荡负
PID模块在SimulinkExtras库下的AdditionalLinear幅值百分数为1；启动时间为0s；终止时间为100s；
子模块库中；NCDoutport模块在NCDBlockset子模初始值为0；最终值为1。
块库中)⋯，将拖出的模块拷贝到系统模型窗口，并其次，选择Options菜单下的Timerange项，在
按照图1所示的结构位置连接起来，建立优化仿真打开的对