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PID控制器以其结构简单、鲁棒性强而广泛应用于工业过程控制中。其参数（比例、积分和微分）的整定值直接影响控制系统的性能指标，进而对生产过程的平稳运行以及产品的最终质量产生重要影响。无论是理论计算整定方法，还是工程整定方法，得到的PID参数难以在实际控制中使用，仍需结合操作人员的经验去继续调整，因此，PID参数整定方法得到了控制界的广泛关注。本文在分析现有整定方法的特点基础上，针对模型辨识困难、调节时间长、临界稳定点难以确定等问题，开展了PID参数整定方法与实验的系统研究，主要内容如下: (1)通过分析人类的认知机理，提出一种基于案例推理(CBR)技术的PID参数认知整定方法。根据CBR的认知推理模型设计了整定结构，可以通过特征提取、多属性决策案例检索、多目标案例评价、案例重用、案例修正等模块实现PID参数的自整定。提出的认知整定方法可以避免辨识模型参数和确定临界稳定点难的问题; (2)根据内省学习原理，得到一种具有自学习能力的建立整定案例库的方法。该方法通过发现和提取PID控制系统的运行结果，从PID整定值投入运行后的结果中去修正整定值，并将成功和高效的经验案例存储于整定案例库中，同时对失败和低效的经验案例进行遗忘，从而实现整定案例库的优化存储和自学习功能; (3)借鉴多属性决策思想，设计了一种改进的多属性决策案例检索方法。该方法根据整定方案的偏好程度，采用熵权法建立各性能指标的偏好关系，并通过基于性能指标的集结方式对整定方案进行综合评价，从而检索出满意的整定方案付诸实施，可以提高检索整定方案的成功率; (4)针对PID参数的实时调节问题，研究了一种基于多目标评价的案例修正方法。通过整定值的事前评价，根据性能指标的变化趋势去修正PID参数，实现了整定值的认知调节功能; (5)根据提出的认知整定方法，利用MATLAB-SIMULINK工具开发了PID参数认知整定的综合仿真实验平台。通过典型一阶、二阶系统及TE过程的对比实验，改善了各性能指标，表明了本文方法的有效性，且具有应用优势。同时，综合仿真实验平台为继续开展CBR方法在PID参数整定中的应用研究奠定了基础。