参数自整定PID控制器的设计开题报告.doc

参数自整定PID控制器的设计开题报告参数自整定PID控制器的设计开题报告参数自整定PID控制器的设计开题报告湖北师范学院学士学位论文（设计)开题报告学生姓名毕建伟所在院系机电与控制工程学院所在班级0802指导教师张先鹤学生学号2008118010205专业方向电气工程及其自动化开题时间2012。2.15导师职称教授论文题目参数自整定PID控制器的设计文献综述前言PID控制器是工业过程控制中最常见的一种控制调节器,广泛应用于化工、机械、冶金和轻工等工业过程控制系统中.有一些文献陈述了当前的应用状况。日本电子测量仪表协会在1989年对过程控制做的调查报告，该报告表明90%以上的控制回路具有PID结构。另外一篇有关加拿大造纸厂的统计报告表明典型的造纸厂一般有2000多个控制回路，其中97%以上是PID控制，而且仅仅有20%的控制回路工作比较满意。控制回路性能普遍差的原因中参数整定不合适的占30％，阀门问题占30％，而另外20％的控制性能差有多种原因,如传感器问题、采样频率的选择不当以及滤波器的问题等。在已安装的过程控制器中30％是处于手动状态，20％的控制回路采用厂家整定的参数，即控制器制造商预先设定的参数值，30％的控制回路由于阀门和传感器的问题导致控制性能较差.因此，PID控制器虽然在工业过程控制中普遍应用,但是获得控制效果并不十分理想.同时由于PID控制器特别适用于过程的动态性能是良性的而且控制性能要求不高的情况，但随着现代工业的发展,人们面临的被控对象越来越复杂,对于控制系统的精度性能和可靠性的要求越来越高,这对PID控制技术提出了严峻的挑战。在控制系统里，如果难以获得被控制对象的数学模型，或者被控对象是个比较复杂的非线性、时变而且又有大的滞后的系统,一般的PID控制难以达到预期的效果，而模糊控制技术在复杂、大滞后、难以建立精确数学模型的非线性控制过程中表现出了优越的性能。模糊控制是以模糊数学为理论基础，他根据实验测得的数据或者工程科技人员的经验概括抽象成一系列的模糊规则，并借助于计算机来完成过程控制的方法.模糊控制具有不依赖被控对象的数学模型、超调小、动态性能好、鲁棒性强等优点,被广泛应用于工业中。模糊控制器的设计有实际测量值的模糊化、构造模糊规则和模糊决策（又称为解模糊）三部分组成。先进PID控制器的研究比例控制器（P）采用P控制规律能较快地克服扰动的影响，它作用于输出值较快，但不能很好地稳定在一个理想的数值。虽较能有效的克服扰动的影响，但有余差出现。它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、控制要求不高、被控参数允许在一定范围内有余差的场合。比例积分控制器（PI)比例积分控制规律是工程中应用最广泛的一种控制规律，它能在比例的基础上消除余差，使系统在进入稳态后无稳态误差。由于积分作用输出随时间积累而逐渐增大，故调节动作缓慢，造成调节不及时,使系统稳定裕度下降。因此，积分作用一般不单独使用。它适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、被控参数不允许有余差的场合。比例微分控制器（PD）微分具有超前作用，对于具有容量滞后的控制通道，引入微分参与控制,在微分项设置得当的情况下,对于提高系统的动态性能指标,有着显著效果.它能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。因此，对于控制通道的时间常数或容量滞后较大的场合，为了提高系统的稳定性，减小动态偏差等可选用比例微分控制规律。需要说明一点，对于那些纯滞后较大的区域里,微分项是无能为力，而在测量信号有噪声或周期性振动的系统,则也不宜采用微分控制.比例积分微分控制器PIDPID控制规律是一种较理想的控制规律，它在比例的基础上引入积分,可以消除余差，再加入微分作用，又能提高系统的稳定性.它适用于控制通道时间常数或容量滞后较大、控制要求较高的场合,如温度控制、成分控制等。参数自整定PID控制器的设计内容力求概念清楚，层次分明,现将自己的查阅工作归纳为：通过查阅课本及图书馆书籍，了解PID算法的基本知识、MATLAB软件的设计流程安装运行操作以及PID系数的调整方法；通过搜集有关PID控制器的网络资源及期刊杂志，了解设计的基本过程，理清自己的设计思路，从而进一步指导设计内容的展开。根据水轮机调速器工况不断变化的特点,提出一种模糊变系数PID控制器，它以常规PID控制器为核心,利用模糊控制原理在线调整PID控制器的比例、积分及微分增益。通过水轮机调速器半物理仿真实验系统来检验该控制器的控制性能，并与普通的PID控制器进行比较，结果表明,该控制器有良好的控制性能，并具有抵抗系统参数变化的能力.该控制器算法简单，实时性强，适于微机调速器应用.在塑料的注塑过程中,为了测试料筒的特性和对料筒温度进行控制，注塑机的料筒是对各种塑胶物件进行融化的唯一场所，也是整个注塑机电热与传动部