球杆系统的pid控制

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

e?0.0

自动控制综合实验 2 实验指导书

Part 1

球杆系统 GBB1004

北京邮电大学自动化学院

林雪燕 2016.5.24

前 言

自动控制是一门理论与实践并重的技术，在成功掌握了理论知识（经典控制、 现代控制）的同时再配合做一些经典的自动控制实验，从而加深对自动控制的理解 与掌握，为今后从事自动控制的设计和研究工作打下扎实的基础。

为了更好地配合理论教学，达到理论与实践完美的结合，将自动控制相关的实 验独立设置成一门实验课：自动控制综合实验。自动控制理论实验主要目的是通过 实验进一步理解自动控制理论的基本概念，熟悉和掌握控制系统的分析方法和设计 方法，掌握常用工程软件使用，如 MATLAB、LabVIEW 等。上学期开设的自动控制综 合实验（1）主要内容为控制系统的 Matlab/simulink 仿真和基于实验箱的硬件模拟， 以电路系统为研究对象。本学期开始的自动控制综合实验（2）的内容是基于典型 控制理论实验设备（球杆系统和倒立摆系统），熟悉和掌握控制系统的分析和设计 方法。

球杆系统机械简单，结构紧凑，安全性高，采用智能伺服驱动模块和Windows 程序界面，可用于教学或科研。对于自动控制理论等课程来说，针对设备的非线性 与不

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

e?0.0

课程设计报告书

课 题： PID控制系统的设计与仿真 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 姓 名：

题目类型：?理论研究 ?实验研究 ?工程设计 ?工程技术研究 ?软件开发

2013 年7月10日

前言

PID控制作为最早发展起来的控制策略之一，以其算法简单、鲁棒性好、对模型精度要求低、易于设计和操作等优点，至今仍然广泛地应用于工业控制中。随着工业控制复杂程度的增加、实际控制对象的非线性和时变等情况的普遍存在，常规PID 控制的适应性往往欠佳，实际控制场合中逐渐引进各种先进的控制策略。但是，限于先进控制策略理论的高深和实际实现的经济效益，对具有简单结构的PID控制的改进成为人们长期以来的研究热点。近年来，国内外已有大量的相关论文发表，实际应用中也出现了许多新型的PID控制器，不断挖掘PID控制的潜 力。 一. 课设题

有一被控对象传函为:

e?0.0

自动控制综合实验 2 实验指导书

Part 1

球杆系统 GBB1004

北京邮电大学自动化学院

林雪燕 2016.5.24

前 言

自动控制是一门理论与实践并重的技术，在成功掌握了理论知识（经典控制、 现代控制）的同时再配合做一些经典的自动控制实验，从而加深对自动控制的理解 与掌握，为今后从事自动控制的设计和研究工作打下扎实的基础。

为了更好地配合理论教学，达到理论与实践完美的结合，将自动控制相关的实 验独立设置成一门实验课：自动控制综合实验。自动控制理论实验主要目的是通过 实验进一步理解自动控制理论的基本概念，熟悉和掌握控制系统的分析方法和设计 方法，掌握常用工程软件使用，如 MATLAB、LabVIEW 等。上学期开设的自动控制综 合实验（1）主要内容为控制系统的 Matlab/simulink 仿真和基于实验箱的硬件模拟， 以电路系统为研究对象。本学期开始的自动控制综合实验（2）的内容是基于典型 控制理论实验设备（球杆系统和倒立摆系统），熟悉和掌握控制系统的分析和设计 方法。

球杆系统机械简单，结构紧凑，安全性高，采用智能伺服驱动模块和Windows 程序界面，可用于教学或科研。对于自动控制理论等课程来说，针对设备的非线性 与不

基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究

基于PID的汽车定速巡航控制系统的研究

摘要：随着汽车工业和公路运输业的发展，汽车会越来越普及，人们将需要更加

舒适、简便和安全的交通工具。汽车巡航控制系统是一种辅助驾驶系统，它不但

可以减轻驾驶员的负担，还可以提高驾车的舒适性。汽车巡航控制系统具有非线

性、时变不确定性，并受到外界扰动、复杂的运行工况等影响，采用传统PID控

制很难取得满意的效果，本文介绍了一种基于模糊PID控制算法的汽车巡航控制

系统。

本文首先阐述了汽车巡航控制系统的历史背景、在国内外的研究应用现状及

其发展趋势，并详细介绍了巡航控制系统的构成。通过对一种采用闭环控制的巡

航控制系统进行分析，阐述了巡航控制系统的控制原理。

然后，本文对汽巡航控制系统进行了简要的分析，将模糊PID控制方法作为

其控制方案，并设计出系统的模糊控制器。以轿车为对象，分析了汽车在行驶过

程中的驱动力及受到的各种阻力和干扰力，并建立起汽车纵向动力学模型。利用

MATLAB建立了系统的仿真模型，并对汽车巡航控制系统进行了仿真和分析。由仿

真结果可知，模糊PID控制方法能使系统相应的超调减小、反应速度加快、控制

效果良好，是一种适用于汽车巡航控制系统的控制方法。

论文的内容是基于传统的汽车巡航

传统的单片机控制供水系统, 硬件设计和程序编制难度大, 而且因工艺、电磁干扰等原因系统可靠性差, 供水压力不稳定。以某生活小区泵站供水系统为对象, 在充分分析PLC 内置PID 运算功能的基础上, 考虑供水系统的特点, 提出了用PLC 控制变频调速恒压供水系统。该系统由PLC、变频器、水泵电机组、压力传感器及电气控制柜组成。系统的逻辑控制和PID 运算由PLC 完成, 供水压力由PLC 的模拟电位器设定。系统投入运行后, 系统维护量

2008年5月第15卷增刊

文章编号:167127848(2008)S020077202

控制工程ControlEngineeringofChinaMay2008Vol.15,S0

基于PLC的PID控制恒压供水系统

罗伟平,张成文

(新余钢铁有限责任公司设计院,江西新余　338001

)

摘　　　要:传统的单片机控制供水系统,,而且因工艺、电磁干扰等原因系统可靠性差,供水压力不稳定,在充分分析PLC内置PID运算功能的基础上,水系统。该系统由PLC、变频器、。系统的逻辑控制和PID运算由PLC完成,。系统投入运行后,系统维护量少、供水压力稳定,关　键　词:;;PID:A

PIDConstantPressureWaterSuppl

基于PID算法的高精度温度控制系统

P

专业测试roTesting

基于PID算法的高精度温度控制系统

TemperatureTestSystemofAccurateInfraredThermalImagerBasedonPID

张宝伟（中国电子科技集团第41研究所,安徽蚌埠233006）

ZhangBao-wei(The41stresearchInstituteofCETC,AnhuiBengbu233006）

为了保证热像仪的成像精度，其温度变化有着非常严格的要求。本文阐述了系统的工作原理、硬件结摘要：

构和软件设计框架。通过测试，测试系统的控制精度在0.1℃优于系统的设计要求，该测试系统具有广泛的应用价值。

PID算法；温度；微控制器关键词：

TP273中图分类号：

B文献标识码：

1003-0107(2010)08-0016-03文章编号：

Abstract:Inordertoassureprecisionofinfraredthermalimager,whichisstrictwithtemperaturechange.Wedeveloptemperaturetestsystemofinfraredthermalimagerforensureaccuracy

ID 温度控制的实现

PID 温度控制的实现

PID 简介

PID（Proportional Integral Derivative）控制是控制工程中技术成熟、应用广泛的一种控制策略，经过长期的工程实践，已形成了一套完整的控制方法和典型的结构。它不仅适用于数学模型已知的控制系统中，而且对于大多数数学模型难以确定的工业过程也可应用，在众多工业过程控制中取得了满意的应用效果。

PID 工作基理：由于来自外界的各种扰动不断产生，要想达到现场控制对象值保持恒定的目的，控制作用就必须不断的进行。若扰动出现使得现场控制对象值(以下简称被控参数)发生变化，现场检测元件就会将这种变化采集后经变送器送至PID 控制器的输入端，并与其给定值(以下简称SP 值)进行比较得到偏差值(以下简称e 值)，调节器按此偏差并以我们预先设定的整定参数控制规律发出控制信号，去改变调节器的开度，使调节器的开度增加或减少，从而使现场控制对象值发生改变，并趋向于给定值(SP 值)，以达到控制目的 ，如图 1 所示，其实PID 的实质就是对偏差（e 值）进行比例、积分、微分运算，根据运算结果控制执行部件的过程。

图1 模拟PID 控制系统原理图

PID 控制器的控制规律可以描述为：

(1)

比例（P）

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