衰减法pid整定参数

MATLAB_Simulink仿真

2008年4月第31卷第2期

舰船电子对抗

SHIPBOARDELECTRONICCOUNTERMEASURE

Apr.2008

Vol.31No.2

基于MATLAB的PID参数整定

周 晖

(船舶重工集团公司723研究所,扬州225001)

摘要:比例积分微分(PID)控制器参数往往因整定不良、性能欠佳,对运行工况的适应性很差。根据稳定边界法则,

以某一控制模型为例介绍如何在MATLAB工具帮助下整定并验证PID控制器参数。

关键词:比例积分微分;稳定边界法;控制器

-1413(2008)02-0107-03中图分类号:TN273 文献标识码:A 文章编号:CN32

PIDParameterReductionBasedonMATLAB

ZHOUHui

(The723InstituteofCSIC,Yangzhou225001,China)

Abstract:Theparameteradaptabilityofproportion-integra-ldifferential(PID)controllertotheop-eratingsituationisverybadsometimesbecausetheredu

摘 要

PID控制器现在仍然是应用最广泛的工业控制器，其关键在于对PID参数的优化整定,而采用常规的手工整定方法已经难以满足要求，目前需要解决对PID参数的高效优化问题。

本论文首先介绍了PID控制方法和常规PID参数整定方法，编程实现了数字PID控制器和基于遗传算法的参数自整定程序，然后将遗传算法用于不同的被控对象进行PID参数的整定及优化，为了对比控制效果，应用MATLAB软件进行了仿真验证，并用仿真曲线进行直观的对比。

结果表明遗传算法能够在对所求解问题一无所知的情况下,快速从全局搜索出优化的控制参数,是一种高效的PID参数整定方法。

关键词: 遗传算法;PID控制器;参数整定;仿真

中国石油大学（华东）本科毕业设计（论文）

ABSTRACT

PID controller now it is still used widely in practical industrial control, and the key of PID controller lies in the tuning of PID parameters. The normal application of traditional PID control

PID控制器参数整定及其对系统性能的影响

一、本实验采用二阶系统G(s)?2s2?3s?10作为仿真实验的被控对象，通过仿真寻求一组参

数，使得控制系统的整体性能较优，然后通过改变Kp,Ki和Kd来分析这三个参数对系统性能的影响，同时当系统处于稳态时给系统施加一定的干扰，分析系统的抗扰性能。 其中在Simulink下仿真框图1如下：

图1 Simulink下仿真框图

PID控制器的参数Kp,Ki和Kd分别会对系统性能产生不同的影响，因此要通过反复调节才能使控制达到最佳状态，经过调节Kp,Ki和Kd，得到一组较优参数：Kp=24, Ki=20, Kd=2，在该

组参数控制下，超调量5%，上升时间：0.5s，调节时间1.3s,综合性能较好。

二、分析参数对控制性能影响

对参数分别改变±20%，±50%观察系统的响应曲线。

将参数Kp,Ki和Kd分别变化±20% ：即Kp=28.8, Ki=24, Kd=2.4和Kp=19.2, Ki=16, Kd=1.6其仿真效果如下：

图2 Kp,Ki和Kd分别变化±20%后仿真效果图

将参数Kp,Ki和Kd分别变化±50%，即Kp=32, Ki=30, Kd=3和Kp=12, Ki=10, Kd=1,其仿真

PID参数自整定的方法及实现 近年来出现的各种智能型数字显示调节仪，一般都具有PID参数自整定功能。仪表在初次使用时，可通过自整定确定系统的最佳P、I、D调节参数，实现理想的调节控制。在自整定启动前，因为系统在不同设定值下整定的参数值不完全相同，应先将仪表的设定值设置在要控制的数值（如果水电站或是中间值）上。在启动自整定后，仪表强制系统产生扰动，经过2~3个振荡周期后结束自整定状态。仪表通过检测系统从超调恢复到稳态（测量值与设定值一致）的过度特性，分析振荡的周期、幅度及波形来计算仪表的最佳调节参数。理想的调节效果是，设定值应与测量值保持一致，可从动态（设定值变化或扰动）合稳态（设定值固定）两个方面来评价系统调节品质，通过PID参数自整定，能够满足大多数的系统。不同的系统

由于惯性不同，自整定时间有所不同，从几分钟到几小时不等。

我单位有一台DYJ-36-2型油加热器。该油加热器是由加热炉体、载体传输通道、膨胀系统及电控装置构成，与用热设备组成了一个循环加热系统。热载体（导热油）在炉体内被电热管加热后，用热油泵通过管路传送到用热设备，放热后再次回到炉体内升温，实现连续循环过程。控制油温的调节仪表时日本SHIMADEN（岛电）公司的SR73

实用的模糊PID算法

参数自整定模糊PID控制器设计

【摘要】在借鉴传统PID控制应用工业现场基础上，引进模糊规则的调用方式。根据偏差绝对值和偏差变化率绝对值的改变，在线调节PID参数，最后进行MATLAB仿真，经过比较传统PID控制与模糊PID动态性能的差异，验证模糊PID动态性能得到明显的改善。

【关键词】模糊PID、控制器

传统PID (比例、积分和微分)控制原理简单，使用方便，适应性强，可以广泛应用于各种工业过程控制领域。但是PID控制器也存在参数调节需要一定过程，最优参数选取比较麻烦的缺点，对一些系统参数会变化的过程，PID控制就无法有效地对系统进行在线控制。不能满足在系统参数发生变化时PID参数随之发生相应改变的要求，严重的影响了控制效果。本篇文章介绍了对模糊PID控制性能改善，它不需要被控对象的数学模型，能够在线实时修正参数，使控制器适应被控对象参数的任何变化。并对其进行仿真验证，结果表明模糊PID控制使系统的性能得到了明显的改善。

1、传统PID与模糊PID的比较

PID控制

PID控制器问世至今凭借其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等优点成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握、得不到精确的数学模型时，采用PI

Z-N法整定PID参数

在实际应用中，我们尽量避免使用高深复杂的数学公式，希望能使经验法更多的发挥能力，这样既可以节省很多时间，也可以通过经验的传授使更多的工程师或工人可以掌握一种简单有效的方法来进行PID控制器的调节。 传统的PID经验调节大体分为以下几步：

1． 关闭控制器的I和D元件，加大P元件，使产生振荡。 2． 减小P，使系统找到临界振荡点。 3． 加大I，使系统达到设定值。

4． 重新上电，观察超调、振荡和稳定时间是否符合系统要求。 5． 针对超调和振荡的情况适当增加微分项。

以上5个步骤可能是大家在调节PID控制器时的普遍步骤，但是在寻找合时的I和D参数时，并非易事。如果能够根据经典的Ziegler-Nichols（ZN法）公式来初步确定I和D元件的参数，会对我们的调试起到很大帮助。

John Ziegler和Nathaniel Nichols发明了著名的回路整定技术使得PID算法在所有应用在工业领域内的反馈控制策略中是最常用的。Ziegler-Nichols整定技术是1942年第一次发表出来，直到现在还被广泛地应用着。

所谓的对PID回路的“整定”就是指调整控制器对实际值与设定值之间的误差产生的反作用的积极程度。如果正

实用的模糊PID算法

参数自整定模糊PID控制器设计

【摘要】在借鉴传统PID控制应用工业现场基础上，引进模糊规则的调用方式。根据偏差绝对值和偏差变化率绝对值的改变，在线调节PID参数，最后进行MATLAB仿真，经过比较传统PID控制与模糊PID动态性能的差异，验证模糊PID动态性能得到明显的改善。

【关键词】模糊PID、控制器

传统PID (比例、积分和微分)控制原理简单，使用方便，适应性强，可以广泛应用于各种工业过程控制领域。但是PID控制器也存在参数调节需要一定过程，最优参数选取比较麻烦的缺点，对一些系统参数会变化的过程，PID控制就无法有效地对系统进行在线控制。不能满足在系统参数发生变化时PID参数随之发生相应改变的要求，严重的影响了控制效果。本篇文章介绍了对模糊PID控制性能改善，它不需要被控对象的数学模型，能够在线实时修正参数，使控制器适应被控对象参数的任何变化。并对其进行仿真验证，结果表明模糊PID控制使系统的性能得到了明显的改善。

1、传统PID与模糊PID的比较

PID控制

PID控制器问世至今凭借其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等优点成为工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握、得不到精确的数学模型时，采用PI

PID参数整定

Ｆ

福建电脑

ＵＪＩＡＮＣＯＭＰＵＴＥＲ

基于遗传算法的ＰＩＤ参数整定与优化

梁肖肖，常家树，董沁怡，于雯彬，于蕾

（徐州工程学院信电工程学院江苏徐州２２１０００）

【摘要】：ＰＩＤ参数整定与优化一直是自动控制领域研究的重要问题。采用遗传算法进行ＰＩＤ参数整定与优化是一种寻求全局最优且与初始条件无关的优化方法。在参数整定与优化过程中，考虑了过程控制系统的参数整定特点和寻优精度。

：遗传算法；ＰＩＤ控制；参数；寻优【关键词】０．引言

PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于鲁棒性好和可靠性高，被广泛应用于过其算法简单、

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中。在PID控制中，控制效果的PID好坏完全取决与PID参数的整定与优化。目前，参数整定与优化方法有很多，如Z-N法、继电型自整最优设计法及梯度法、单纯形法。前几种整定方定法、

法带有经验性并且不是最优解，梯度法和单纯形法极易陷入局部最优点。因此可采用遗传算法进行参数寻优，该方法是一种不需要任何初始信息并可以寻求全局最优解的高效优化组合方法。

１．遗传算法

遗传算法，是由美国的J.H.Holland提出的一种模仿生物进化过程的最优化方法。是以自然选择与遗传理论为基础，将生

2. 内模控制................................................................................................... 1 2．基于IMC 的控制器的设计 ................................................................... 3

2.1 因式分解过程模型......................................................................... 3 2.2 设计IMC控制器 ........................................................................... 3 2.3 与Smith预估控制器相比较 ......................................................... 3 2.4 比较IMC和Smith预估控制两种控制策略 ............................... 5 3．基于IMC 的PID 控制器

你的问题是下面中的哪一个？ 1 电动机单相接地短路保护 2 单相接地保护

保护的整定根据低压系统的接地方式不同也不同 1 高阻接地，发信号不跳闸 2 直接接地系统，跳闸。

保护的整定根据保护设备不同整定也不同

1 对于55kW及以上的电动机相间短路保护能够满足单相接地灵敏度时，可由相间短路保护兼作接地短路保护，不满足灵敏度要求时，应另装接地保护。 接地保护可采用下列设备：

1 由一个接于零序CT上的电流互感器构成 2 由框架断路器的接地保护元件 3 低压电动机智能马达保护控制器

电动机综合保护整定原则

该帖被浏览了494次 | 回复了6次 电动机综合保护整定原则 1、差动电流速断保护

按躲过电动机空载投入时最大暂态电流引起的不平衡电流最大外部以及短路时的不平衡电流整定整定

一般取： Idz=KIe/n

式中：Idz：差电流速断的动作电流 Ie：电动机的额定电流 K：一般取6~12 2、纵差保护

1） 纵差保护最小动作电流的整定最小动作电流应大于电动机启动过程中时的不平衡电流

Idz.min=KKΔmIe/n

式中： Ie：电动机的额定电流