PID参数自整定研究与基于温度控制的控制器设计

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PID控制器作为最早实用化的控制器,由于其控制算法简单、控制性能良好等优点,虽然历经几十年的时间,现在仍然是应用最广泛的工业控制器。在工业过程中,诸如温度、液位等过程控制中应用的基本都是PD控制方式。 控制器参数的整定一直是PD控制器设计的关键所在,也是难点所在。随着现代工业技术的发展,采用常规的手工整定PID控制器参数不但浪费时间,而且控制性能也往往不尽人意,已经难以满足现代的工业过程控制的要求。因此,各种新型的PID参数整定技术应运而生。 本文首先研究了PID控制的基本理论,研究了基于阶跃响应的控制对象辨识,并用MATIAB对辨识技术进行了仿真验证。特别是针对一阶延时模型和二阶模型的辨识做了详细的研究工作。 其次研究了基于Z-N法的PID整定技术和利用遗传算法、蚁群算法在PID参数优化整定中的应用。论文中分析了每一种方法的优点与不足,并利用MATLAB做了仿真整定的比较研究。 然后,在上述研究的基础上,论文融合了蚁群算法和遗传算法的优点,提出了利用蚁群.遗传算法对PID参数整定的新整定方法,整定及优化过程用MATLAB仿真进行了验证。 最后,本文还针对电阻炉温度控制进行了控制器的硬件和软件设计,并对硬件电路和软件设计流程作了分析研究。
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