PID控制仿真实验系统开题报告

 2021-08-08 02:08

全文总字数:1289字

1. 研究目的与意义

PID控制器的整定方法很多,主要有两大类:一类是理论计算的方法,另一类是工程整定法。理论计算的方法比较繁琐、工作量大,计算结果有时与实际情况不甚符合。工程整定法浪费财力、人力、时间,而且可能一不小心而造成事故。为了更直观的进行pid控制器的参数整定,本课题提出利用matlab的图形用户界面方面的命令设计出pid控制器的参数整定界面,不需任何编程和复杂的计算,用本图形用户界面就可以设计出pid控制器,可以绘制出系统校正前后的响应图,求出性能指标。

2. 国内外研究现状分析

在工业过程控制中PID控制器及其改进型的控制器占90%。诸如预估PID控制、自适应PID控制、自校正PID控制、模糊PID控制、神经网络HD控制、非线性PID控制等高级控制策略来调整和优化PID参数.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,但是PID控制技术并不会过时,它必将和先进控制策略相结合向高精度、高性能、智能化的方向发展。

3. 研究的基本内容与计划

一、研究内容1.了解PID控制器原理、工业工程中一些常用的PID参数整定方法;2.学习MATLAB图形界面工具GUIDE的使用、图形用户界面程序的设计;3.基于MATLAB的图形用户设计与开发功能,用GUIDE工具和程序编写的交互方式创建PID控制仿真实验系统界面。界面实现以下功能:(1)被控对象模型输入窗口,三种不同的输人方式:传递函数、零极增益、状态方程。(2)PID参数调整区域,四个参数:kp、ki 、kd、N, 其中kp、ki 、kd分别对应增益、积分时间常数、微分时间常数,N是为使微分非理想化而加入的参数。调节这四个参数,可以实现对参数整定,或是对设计出来的PID控制器不满意而另加调节。(3)PID控制器、被控对象的数学模型显示区。(4)性能指标显示和比较区域,列举出五个主要的频域、时域指标,可以比较校正前后的性能指标的变化情况,同时可以看出校正结果是否符合设计要求并加以调整。(5)图形显示区,可以给图形加网格、辅助线,在响应曲线上标出各项性能指标,可以对图形进行局部放大和缩小。(6)图形类型选择菜单,可以通过弹出菜单,在图形显示区绘制出校正前后的系统的单位阶跃响应图、开环伯德图、奈魁斯特图中的一种。

二、研究计划:

1、撰写开题报告和文献综述;(1-2周)

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4. 研究创新点

用户只需现在设计的GUI模型输入窗口建立被控对象系统的模型,不需任何编程和复杂的计算,用本图形用户界面就可以设计出PID控制器,可以绘制出系统校正前后的响应图、求出性能指标。为工程设计人员节省了时间和精力,具有一定的工程应用价值。

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