新型pid控制及其应用

60 工业仪表与自动化装置　　　　　　　　　　　　1997年第4期

新型PID控制及其应用

第一讲　PID控制原理和自整定策略

陶永华

华东冶金学院　马鞍山:243002

　　编者按　随着控制仪表的发展,,发展。本刊以前曾发表不少这类的专题文章。产品发展概况,:第一讲,PID控制原理和自整定策略;I;,智能PID控制;第四讲,模糊PID控制;第五讲,;,新型控制器产品发展概述。

　　PID一,由于其算法简单、鲁棒性好、可靠性高等优点,被广泛应用于工业过程控制。当用计算机实现后,数字PID控制器更显示出参数调整灵活

、算法变化多样、简单方便的优点。随着生产的发展,对控制的要求也越来越高,随之发展出许多以计算机为基础的新型控制算法,如自适应PI模糊PI智能PID控制、D控制、D控制等

等。本讲座共分6讲,将着重介绍这些新型PID

控制原理、方法及其应用。我们期待着把PID控制提到一个新的水平。

1　PID控制原理

111　模拟PID控制器

模拟PID控制系统原理框图如图1-1所示,系统由模拟PID控制器和受控对象组成。

图1-1　模拟PID控制系统原理框图

　　PID控制器根据给定值r(t)与实际输出值

(1-1)　　　　e(t)=r(t)-c(t)

1997年第4期　　　　

·60·

工业仪表与自动化装置　　　　　　　　　　　　1997年第4期

新型PID控制及其应用

第一讲　PID控制原理和自整定策略

陶永华

华东冶金学院　马鞍山:243002

　　编者按　随着控制仪表的发展,新的控制技术不断出现,先进的控制算法不断产生和发展。本刊以前曾发表不少这类的专题文章。为了使读者能系统了解这个领域的内容和产品发展概况,我们特请陶永华教授以讲座形式作全面介绍。讲座共分六讲:第一讲,PID控制原理和自整定策略;第二讲,自适应PID控制;第三讲,智能PID控制;第四讲,模糊PID控制;第五讲,多变量PID控制;第六讲,新型控制器产品发展概述。

　　PID控制是最早发展起来的控制策略之一,由于其算法简单、鲁棒性好、可靠性高等优点,被广泛应用于工业过程控制。当用计算机实现后,数字PID控制器更显示出参数调整灵活、算法变化多样、简单方便的优点。随着生产的发展,对控制的要求也越来越高,随之发展出许多以计算机为基础的新型控制算法,如自适应PID控制、模糊PID控制、智能PID控制等

等。本讲座共分6讲,将着重介绍这些新型PID控制原理、方法及其应用。我们期待着把PID控制提到一个新的水平。

1　PID控制原理

1.1　模拟PID控制器

模拟PID控制系统原

PID同步控制应用方案

一、控制原理

本系统通过摆杆（辊）反馈的位置信号实现同步控制。收线控制采用实时计算的实际卷径值，通过卷径的变化修正PID前馈量，可以使整个系统准确、稳定运行。控制原理如图：

二、系统特点

1、主驱动电机速度可以通过电位器来控制，把S350设置为SVC开环矢量控制，将模拟输出端子FM设定为运行频率，从而给定收卷用变频器的主速度。

2、收卷用S350变频器的主速度来自放卷（主驱动）的模拟输出端口。摆杆电位器模拟量信号通过CI通道作为PID的反馈量。S350的频率源采用主频率VI和辅助频率源PID叠加的方式。通过调整运行过程PID参数，可以获得稳定的收放卷效果。

3、本系统启用逻辑控制和卷径计算功能，能使系统在任意卷径下平稳启动，同时两组PID参数可确保生产全程摆杆控制效果稳定。 三、系统应用

本系统可以广泛应用于双变频拉丝机、涂布机、印刷包装等行业设备。

三晶S350变频器对凹印机张力控制系统方案

一、工艺要求

凹印机两级牵引中间是印刷单元，对套色精度要求非常高，需要高稳定性张力调节。主电机及两级牵引需要采用带张力反馈的闭环控制。

二、方案特点

1、S350变频器配置为：主电机：1台，收卷：2台，放卷

第四章 应用LabVIEW实现PID控制功能。

作为虚拟仪器的主流开发语言，图形语言（Graphical Language）在测试系统中得到广泛应用。优秀的图形语言开发环境使LabVIEW不仅包括了开发虚拟仪器面板的各种对象和进行信号分析的丰富的函数，而且提供了外挂的PID控制工具包，使用户可以将虚拟仪器拓展到自动控制领域。

对于自动控制的基本形式，图(4-1)所示的闭环负反馈系统，不仅可以应用虚拟仪器技术完成它的测量部分的功能，而且可以将虚拟仪器技术拓展到系统的控制器部分，构成一种基于虚拟仪器的测量控制系统。

图4-1 闭环负反馈系统

§4.1 PID算式的确定

§4.1.1 PID算式的确定

在测控系统中，被控量和操纵量确定之后，就可以根据对象的特性和对控制质量的要求，选择控制器的控制作用，由控制器按规定的控制规律进行运算，发出相应的控制信号去推动执行器。控制器的控制规律，即为控制器的PID算式。

PID控制算式是一种在工业控制中广泛运用的控制策略。它的优点是原理简单，易于现实，稳定性能好。实际上，大多数的工业过程都不同程度的存在着非线性、参数时变性和模糊不确定性，而传统的PID控制主要是控制具有确定模型的线性过程，因此常规PI

作为虚拟仪器的主流开发语言，图形语言（Graphical Language）在测试系统中得到广泛应用。优秀的图形语言开发环境使LabVIEW不仅包括了开发虚拟仪器面板的各种对象和进行信号分析的丰富的函数，而且提供了外挂的PID控制工具包，使用户可以将虚拟仪器拓展到自动控制领域。

对于自动控制的基本形式，图(4-1)所示的闭环负反馈系统，不仅可以应用虚拟仪器技术完成它的测量部分的功能，而且可以将虚拟仪器技术拓展到系统的控制器部分，构成一种基于虚拟仪器的测量控制系统。

图4-1 闭环负反馈系统

§4.1 PID算式的确定

§4.1.1 PID算式的确定

在测控系统中，被控量和操纵量确定之后，就可以根据对象的特性和对控制质量的要求，选择控制器的控制作用，由控制器按规定的控制规律进行运算，发出相应的控制信号去推动执行器。控制器的控制规律，即为控制器的PID算式。

PID控制算式是一种在工业控制中广泛运用的控制策略。它的优点是原理简单，易于现实，稳定性能好。实际上，大多数的工业过程都不同程度的存在着非线性、参数时变性和模糊不确定性，而传统的PID控制主要是控制具有确定模型的线性过程，因此常规PID控制不具有在线整定参数的能力，其控制效果就不是十分理想。

南林林业大学毕业设计（论文）

本科毕业设计（论文）

课题名称 神经网络PID控制算法的MATLAB仿真及其在环境控制中的应用

学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期

工作地点

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南林林业大学毕业设计（论文）

摘要

PID（比例-积分-微分）控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制室最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于过程控制和运动控制中，尤其适用于可建立精确数学模型的确定性控制系统。但是常规的PID控制器参数往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性很差。而神经网络具有很强的非线性映射能力、自学习能力、联想记忆能力、并行信息处理方式及优良的容错性能。

本课题设计提出就是为了

简要介绍资料的主要内容,以获得更多的关注

创

CHUANGXINKEJI

新

科技

新型传感器及其应用

文／徐海

人们为了从外界获取信息，必须借助

故应用面较窄。1984年左右，人们研制出磁致伸缩系数很大的磁性材料，又称为超

于感觉器官。而单靠人自身的感觉器官，在缩材料或大磁致伸缩材料。超磁致伸缩材为弥补感觉器官的不足，就需要借助传感长，又称之为电五官。

传感器是一种能感受规定的被测量，并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。常用传感器的输出信号多为现代信息社会的一切活动领域中，从日常生产活动到科学实验，时时处处都离生活、

不开传感器。现代传感器技术的发展水平在很大程度上决定了生产、科学发展的水平，而科学技术的发展又为传感器技术提供了新的理论基础和制造工艺。

随着现代科学技术的发展，许多新材料不断被发现，新的加工工艺不断发展和完善，这些都促进了新型传感器的研究和究开发出来的、已经或正在走向实用化的传感器。相对于传统传感器，新型传感器技及的领域。

不易老化等特点。与电致伸缩的压电陶瓷作于低频区（10Hz～2000Hz）。

稀土超磁致伸缩材料是目前性能最好的超磁致伸缩材料之一，是上世纪八十年代开发的新型工程材料。我国是稀土资源首位。稀土超磁致伸缩材料可将电磁能转换成

专家IP控制D

1专、家PID控原制1理、专家IP控制原D 专理家PD控制I的实质是基：于控受对和象制控规的各种 知律，识须无知道被控象对精确模型，利的专家经用来验设计 PID数参专家。PID控是制种一接直型家专控制器

。图 1典型二阶系单统阶位响跃误应差线曲令(e)表示离散k的当化前采样刻的时误差值e,k( 1-),(k e-)2别表分前一示和个两前采样时个刻的误值，则有 e(差)ke(=)-ek( k1-) (ke 1-)=(ke-1)- (ke -)22/51

、专家1IPD控制原理根误差及其据化变对，图所示的二阶系1统单阶位 跃应响误曲线差进行如下定性分析： (1 )当 (ke) >1时M,明误差的说绝对值经已大。很 不误论变化差趋如势何，应考都虑控制器输的出定值按输 出以，达迅到调速整差，误误差绝对值使最大以速度减小 ，时同免超避。调时此，相当它于实开环控施。制/351

、专家1PD控I原制理2() 当(ek) (ke)>0 e或(k)=时，说0误明在朝差差误对绝 增值大方变化向，或差为某一误常值未，发生变。 化如果 ek()>M2, 说误明差大较，可考虑控制器实由施 较强控的制作，使误用差绝对朝值减小向变方，化迅速 减误小差的对

辽宁科技大学毕业设计（论文） 第I页

模糊PID控制在液位控制中的应用

摘要

液位控制是工业控制中的一个重要问题，针对液位控制过程中存在大滞后、时变、非线性的特点，为适应复杂系统的控制要求，人们研制了种类繁多的先进的智能控制器，模糊PID控制器便是其中之一。模糊PID控制结合了PID控制算法和模糊控制方法的优点，可以在线实现PID参数的调整，使控制系统的响应速度快，过渡过程时间大大缩短，超调量减少，振荡次数少，具有较强的鲁棒性和稳定性，在模糊控制中扮演着十分重要的角色。本文介绍了模糊PID控制在双容水箱的液位控制系统中的应用。首先建立了液位控制系统数学模型，介绍了PID控制、模糊控制以及模糊PID的基本原理，然后利用MATLAB工具生成仿真曲线。

关键词:液位系统，液位控制，模糊PID控制，仿真

辽宁科技大学毕业设计（论文） 第II页

The Application on Fuzzy PID Control for Water

Level Control System

Abstract

Water level control is an important problem

武汉理工大学机电工程学院

武汉理工大学 题目精益生产在汽车行业中的应用

学 院 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 日 期

武汉理工大学机电工程学院

精益生产在汽车行业中的应用

概述

目前提出的先进制造技术，就其内容讲大致可分为2大类。一类专门研究数字化的制造技术，其主要技术路线为CAD、VM、CAM、CIM到CIMS，以实现高柔性和高自动化为目标，这类技术常需要大量的人力、物力的投人，由于CIMS最终所能实现的仅是有限柔性；一类着重研究生产组织方式，从生产组织模式的角度探索适应市场需求的制造技术，如精益生产、并行工程、动态联盟等，其最大特征是无需大规模的投资，通过生产模式的变革，人员素质的提高可以实现针对产品的敏捷性、高柔性和低成本【1】，因此，十分适合于开发性企业。其中，精益生产对于企业发展和提高市场竞争力有这至关重要的意义。 精益生产的由来

20世纪70年代到80年代20世界70到80年代，