PID控制从产生到如今已经历了半个多世纪的发展,因其本身结构简单、易于实现并具有较强的稳定性的特点,在整个控制领域几乎占有90%的权重。各种先进控制思想的出现,非但没有动摇PID控制器的主导地位,反而因为PID控制与各种先进思想的结合而促进了PID控制的发展。PID控制的关键技术就是对控制器比例、微分、积分参数的设计。控制器参数的选择直接影响了控制系统的响应效果,因此出现了众多PID控制器参数整定方法。这些整定方法各有不同,形式各异,但最终目的都是使闭环控制能够稳定、准确、快速。在实际工业过程中,有很多特殊的工艺流程对被调参数有严格的要求,不允许超过设定值,因此过程的无超调控制是非常重要的。本文在综述了当前主要PID控制器参数整定方法之后,以Z-N经验公式为基础设计了一种无超调PID控制器。本文主要完成的工作如下:(1)综述了PID控制器特点和发展现状,介绍了评价系统响应的性能指标和PID控制器的参数整定方法,并对部分经典方法进行仿真比较。(2)分析了Z-N经验公式。利用Z-N经验公式整定的PID控制器对系统进行闭环控制时,根据系统的闭环响应将控制对象分为两类:一类为闭环响应无超调,一类为闭环响应有超调。针对第二类控制对象,以Z-N经验公式为基础,构造了一个无超调PID参数整定公式,并证明了其准确性。(3)对无超调PID参数整定公式的时间最优性进行了证明。通过调整控制器三个参数并进行仿真,观察三个参数变化时闭环响应性能指标变化进行分析,结果证明无超调PID控制器参数整定公式能够实现无超调前提下的调节时间最短。(4)分析了无超调PID控制器的适用范围和对象以及存在的缺陷,将此方法与CHR整定方法的控制性能进行比较,最后对控制器的抗扰动性能进行了仿真验证。