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在控制工程实践中,PID控制是应用最为广泛的一种控制策略。PID参数的最佳整定对确保控制系统的控制品质起着至关重要的作用,只有整定出与被控对象动态特性相匹配的PID参数,才能满足控制系统的要求。然而,至今控制系统的PID参数整定工作无论是在国内还是在国外的控制工程实践中,主要采用的还是人工整定法。这使得PID参数的整定工作不仅费时,而且难以保证控制系统性能最佳,尤其是对于被控对象特性随工况发生变化的系统,PID参数人工整定法更不能满足系统的要求。因此,对PID参数自整定的研究就提到了议事日程。随着控制理论的飞速发展和先进控制设备DCS的采用,为解决PID参数自整定的研究提供了契机。 本文研究在分散控制系统(DCS)MAX1000+plus的上位机上开发PID参数的自整定软件包,根据被控对象的不同特性,采用了三种PID参数自整定策略,即自动整定技术(automatic tuning)、增益调度技术(gain scheduling)和PID参数自适应技术(PID adaptive control);然后根据被控对象的差异,采用了基于阶跃响应的过渡过程响应法和基于继电环的频率响应法两种可供选择的方案获取被控对象动态特性;再对多种PID参数的自整定算法进行比较分析后,借鉴了配置系统闭坏主导极点的基本思想,并把系统的最大灵敏度作为主要性能参考指标之一,作为PID参数的自整定算法;同时,针对复杂控制系统中应用最为广泛的串级控制系统与前馈控制系统,提出了与其相适应的PID参数自整定策略;在此基础上,利用Visual C++在MAX1000+plus的上位机上开发了PID参数的自整定软件包,并应用工程软件MATLAB建立被控对象模型,实现了与该DCS中虚拟DPU的连接,开发了PID控制仿真平台,对开发的PID参数自整定软件包进行了仿真试验。 仿真试验验证了该PID参数的自整定算法正确,具有一定的先进性和实用性,充分考虑了工业控制中各种被控对象的特点及差异,在实践上易于工程实际应用,能满足控制系统的要求。采用该算法开发的PID参数自整定软件包设计合理、界面良好、易于操作、功能完善、应用范围广,不仅适合于单回路控制系统的整定,而且也适合于串级控制和前馈控制复杂系统的整定。本文的研究工作使PID参数自整定算法在MAX1000+plus上予以实现,进一步发挥了分散控制系统(DCS)的功能。