Simulink仿真在PID控制器中的设计开题报告

1. 研究目的与意义

现今工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。在工业生产过程中，我们都知道生产装置的温度、液压、液位等工艺变量通常需要稳定在一定的数值上，或者按照某一规律进行变化，从而满足生产工艺的要求。在工业生产实际中，应用最为广泛的控制器就是PID控制器。PID控制器的基本思想就是利用偏差、消除偏差，根据控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使得被控变量的实际值与工艺要求的预定值相符。自问世至今，PID控制器因其拥有结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便等优势，从而成为工业控制的主要技术之一。据统计数据显示，在工业生产过程控制中95%以上的控制回路都具有PID结构，而且许多高级控制都是以PID控制为基础的。但是PID控制器能否有效地发挥其作用和优势,一方面取决于PID控制器结构设计,另一方面也取决于其参数整定。随着科学技术的飞速发展，工业生产过程对被控对象动、稳态性能的要求越来越精确，但常规PID控制器已经不能满足要求，经过长时间的摸索与研发，PID控制开始明显表现出向智能化、自适应化、最优化方向发展的趋势。

基于此趋势，我选择了Simulink仿真在PID控制器中的设计这一课题，希望通过对这一课题的深入研究，能够掌握其控制原理与设计方法，并能熟练地运用到实际系统中去，为更好理解其自适化、智能化的研究方向打下良好的理论实践基础。

2. 国内外研究现状分析

PID控制器在工业生产实践过程中不断的得到改进。最初由于PID参数在不同的生产状态下只能通过手动进行调整，造成了产品质量不达标、安全不过关、产量低下和能源浪费等一系列问题。随着微处理机技术的发展，PID参数自整定技术应运而生，很好地解决PID参数整定这个问题。现在，自动整定PID控制器已是工业单回路控制器和分散控制系统的一个标配。近年来，出现了许多新型PID控制器，如瑞典著名学者K.J.Astrom等人推出的智能型PID自整定控制器，在面对复杂对象时其控制效果远超常规PID控制。尤其引人注目是近些年来PID应用领域大为扩大，如电气传动、机电控制等非自动仪表传统的应用领域都采用了PID控制器，使得各大国际著名自动化仪表厂商都十分注意PID功能的开发与应用，如20世纪70年代至80年代中期，从DCS的PID组态，扩大各种PID控制功能（如抗积分饱和、叠加逻辑状态等）到推出自整定PID控制（如日本东芝公司的FuiiMicrer自整定调节器、美国Foxboro公司的Exact自整定调节器、日本横河机电株式会社的YS-80专家自整定调节器）。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：1、完成pid控制系统及pid调节部分的设计

2、pid参数最佳调整方法与系统仿真

研究计划：

4. 研究创新点

分别设计P控制、PI控制、PID控制，从Matlab和Simulink两方面进行仿真，经过系统校正，比较三种控制的响应速度。对PID控制器进行参数整定，并加入扰动信号，分别在Matlab和Simulink环境中观察系统输出的稳定时间，来反映其控制效果