数字PID算法研究及仿真

摘 要

目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。PID控制及其控制器或智能PID控制器 （仪表）现在很多，产品已在工程实际中得到了广泛的应用，有各种各样的PID控制器产品，各大公司均开发了具有PID参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator)，其中PID控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用PID控制实现的压力、温度、流量、液位控制 器，能实现PID控制功能的可编程控制器(PLC)，还有可实现PID控制的PC系统等等。

本文主要从以下几个方面对PID进行研究，重点是数字PID的算法和仿真。

首先，本文简单介绍了数字PID的相关内容，为后面进行的数字PID的算法研究和仿真提供了理论基础。

接着，本文着重对增量式PID控制和位置式PID控制的算法进行了深入的探究。

最后结合实际进行了仿真实例探讨。

关键词：数字，PID，算法，仿真

目 录

第1章 概 述 1

1.1 PID及其相关定义 1

1.2 控制理论 2

1.3数字PID控制方法 3

1.4本章小结 7

第2章 数字PID控制算法 8

2.1 数字PID控制算法的定义 8

2.1.1 位置式PID的控制算法 8

2.1.2 增量式PID的控制算法 9

2.2 优缺点对比 10

2.3  控制器参数确定 12

2.4 小结 15

第3章 数字PID控制的MATLAB仿真 16

3.1 MATLAB简介 16

3.2数字PID仿真 17

3.2.1 仿真的意义 17

3.2.2仿真在数字PID控制器设计中应用实例 18

3.2.3 基于MATLAB的数字PID控制程序仿真 20

3.3本章小结 22

第4章  数字PID算法的问题分析和改进方案 23

4.1 数字PID算法的问题 23

4.2 问题产生原因 23

4.3 改进方案 24

4.4  小结 25

第5章 利用位置式PID控制算法实现对恒温箱的控制 26

5.1恒温控制器的组成及原理 26

5.1.1 温度变送器 26

5.1.2  A/D转换器 26

5.1.3 温度控制电路 27

5.1.4温度设定和显示电路 28

5.2 控制算法 28

5.3 控制程序设计 29

第6章 总 结 30

参考文献 31

致 谢 34