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《大连理工大学》 2010年
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PID控制器参数整定技术研究与优化设计

李国林  
【摘要】: PID控制器及其改进型控制器是工业过程控制中最常见的一种控制调节器。PID参数的整定一般需要经验丰富的工程技术人员来完成,既耗时又耗力,加之实际系统千差万别,又有滞后、非线性等因素,使PID参数的整定有一定的难度,致使许多PID控制器没能整定的很好,这样的系统自然无法工作在令人满意的状态,为此人们提出了自整定PID控制器。将过程动态性能的确定和PID控制器参数的整定方法结合起来就可实现PID控制器的自整定。所以,研究PID参数整定技术就具有了十分重大的工程实践意义。 本文首先阐述了PID控制器的算法特点、理论基础,参数对控制性能的影响,着重介绍了基于继电反馈的PID参数自整定算法的基本原理,并根据瑞典学者K.J.Astrom提出的在继电反馈下观测被控过程的极限环振荡以及Z-N整定公式,详细地推导了相应的PID控制器参数整定公式。鉴于传统的基于继电反馈的PID参数整定方法,需要被控过程有较大的过冲,存在着一种对资源的浪费,文中提出了一种避免过冲控制过程的PID参数整定方法。并介绍了基于飞升曲线法的PID参数自整定算法的基本原理,以PEC8000以太网可编程控制器为平台,利用温度传感器采集温度,上位机通过以太网读取PEC8000中转换后的温度值,通过设定温度值与采集温度值的大小比较来控制固态继电器的通断,实现对被控对象的控温。该参数整定方法将被控对象近似为-阶惯性加纯滞后的数学模型,基本上涵盖了大部分被控对象,很容易在工业控制系统中实现。文中所设计的参数自整定控制系统是将经典PID控制算法和参数自整定算法相结合.,通过PWM脉宽调制技术控制固态继电器的通断来调节输出控制量的大小,从而实现对被控对象的温度控制。该系统能根据设定的温度值,实现温度的自动采集和参数的自整定输出控制。解决了传统控制中PID参数不易整定的缺点,有效的减小了被控对象的超调量,提高了控制系统的控制精度。文章重点阐述了系统参数的自整定工作原理以及系统软硬件的结构设计和实现,并通过大量实验验证了该方法的可行性。该算法很容易在工业控制系统中实现,控制效果较好。 在总结与展望部分,对全文的所做的研究工作以及所存在的问题进行了总结,并对未来PID控制器的发展前景进行了展望。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP273

【引证文献】
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【同被引文献】
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