离散系统的数字pid控制仿真.doc
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离散系统的数字pid控制仿真,离散系统的数字pid控制仿真本文共计33页，14252字；摘 要近年来，由于脉冲技术、数字式元部件、数字计算机，特别是微处理器的蓬勃发展，数字控制器在许多场合取代了模拟控制器。基于工程实践的需要，作为分析与设计数字控制系统的理论基础，离散系统理论的发展非常迅速。模拟pid调节器需要一定的控制电路来实现，对于一些结构复杂...
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离散系统的数字PID控制仿真
本文共计33页，14252字；
摘 要
近年来，由于脉冲技术、数字式元部件、数字计算机，特别是微处理器的蓬勃发展，数字控制器在许多场合取代了模拟控制器。基于工程实践的需要，作为分析与设计数字控制系统的理论基础，离散系统理论的发展非常迅速。
模拟PID调节器需要一定的控制电路来实现，对于一些结构复杂的控制系统，无法得到相关的校正电路。数字PID控制器可以灵活的改变PID参数，同时可以改变控制策略来达到控制目的，这是模拟PID控制器中所无法实现的。
本文围绕数字PID控制器的设计和仿真，分为以下四个部分：第一部分主要介绍了PID控制器和数字控制系统的特点及发展状况； 第二部分阐述了PID控制原理、介绍了离散化设计方法、PID参数整定的方法，着重完成了对数字PID控制器的设计；第三部分，简要介绍了Matlab仿真工具的应用；最后一部分，也是本文的设计重点，主要完成对数字PID 控制系统的仿真并详细分析了不同参数值下的仿真波形。
关键词：PID控制器，数字化，Matlab，仿真，离散系统
Abstract
In recent years, because of the pulse technique, digital elements, digital computer, especially the booming development of the microprocessor, the digital controller replaces to the analog controller in many situations. According to the demanding of engineering practice, the discrete system theory develops quickly. The theory is the basis of designing and analyzing about the digital controller.
Analog PID needs the certain control electric circuit to carry out. For some control systems with complicated structure, can't get correct electric circuit. Digital PID can change parameters flexible. It also can change the controlling strategy to meet with the request. This is what the analog PID can't realize.
目 录
目 录 1
摘 要 3
ABSTRACT 4
第一章 绪 论 5
1.1 引 言 5
1.1.1 PID控制的发展 5
1.1.2 PID控制的特点 6
1.1.2 数字控制系统概述 6
1.1.3 数字控制系统的特点 7
1.2 研究内容 7
1.2.1 背景介绍 7
1.2.2 研究内容 7
1.2.3 章节安排 8
第二章 数字PID控制器的实现 9
2.1 PID 控制原理简介 9
2.2 PID控制算法的离散化 9
2.2.1位置式 PID 控制算法及其改良 10
2.2.2增量式 PID 控制算法 12
2.2.3两种 PID 控制算法的比较 12
2.3 PID控制参数的计算机整定方法 12
2.3.1 扩充临界比例度法 13
2.3.2 扩充阶跃响应曲线法 14
2.4 PID控制规律的脉冲传递函数形式 15
2.5 PID数字控制器的实现 16
第三章 仿真工具介绍及运用 17
3.1 Matlab的介绍 17
3.1.1关于Matlab 17
3.1.2 Matlab的特点 17
3.1.3 Matlab的功能 18
3.1.4 Matlab的仿真环境 18
3.2 Matlab的M文件 19
第四章 数字PID控制MATLAB仿真 20
4.1仿真方案 20
4.2仿真过程 20
4.2.1、离散系统仿真 20
4.2.2、位置式数字PID控制仿真 21
4.2.3、增量式数字PID控制仿真 26
4.3数字PID控制仿真结果分析 28
4.3.1 KP 变化的影响 28
4.3.2 KI 变化的影响 29
4.3.3 KD变化的影响 29
致 谢 31
参考文献 32
参考文献
[1]黄一夫．微型计算机控制技术．机械工业出版社，2004
[2]胡寿松．自动控制原理．科学出版社，2004
[3]陶永华,尹怡欣,葛芦生．新型PID控制及其应用［M］．机械工业出版社，1998．
[4]张晋格．控制系统CAD．机械工业出版社，2004
[5]张培强. MATLAB语言 中国科学技术大学出版社
[6]张志涌,刘瑞桢,杨祖樱. 掌握和精通MATLAB 北京航空航天大学出版社
本文共计33页，14252字；
摘 要
近年来，由于脉冲技术、数字式元部件、数字计算机，特别是微处理器的蓬勃发展，数字控制器在许多场合取代了模拟控制器。基于工程实践的需要，作为分析与设计数字控制系统的理论基础，离散系统理论的发展非常迅速。
模拟PID调节器需要一定的控制电路来实现，对于一些结构复杂的控制系统，无法得到相关的校正电路。数字PID控制器可以灵活的改变PID参数，同时可以改变控制策略来达到控制目的，这是模拟PID控制器中所无法实现的。
本文围绕数字PID控制器的设计和仿真，分为以下四个部分：第一部分主要介绍了PID控制器和数字控制系统的特点及发展状况； 第二部分阐述了PID控制原理、介绍了离散化设计方法、PID参数整定的方法，着重完成了对数字PID控制器的设计；第三部分，简要介绍了Matlab仿真工具的应用；最后一部分，也是本文的设计重点，主要完成对数字PID 控制系统的仿真并详细分析了不同参数值下的仿真波形。
关键词：PID控制器，数字化，Matlab，仿真，离散系统
Abstract
In recent years, because of the pulse technique, digital elements, digital computer, especially the booming development of the microprocessor, the digital controller replaces to the analog controller in many situations. According to the demanding of engineering practice, the discrete system theory develops quickly. The theory is the basis of designing and analyzing about the digital controller.
Analog PID needs the certain control electric circuit to carry out. For some control systems with complicated structure, can't get correct electric circuit. Digital PID can change parameters flexible. It also can change the controlling strategy to meet with the request. This is what the analog PID can't realize.
目 录
目 录 1
摘 要 3
ABSTRACT 4
第一章 绪 论 5
1.1 引 言 5
1.1.1 PID控制的发展 5
1.1.2 PID控制的特点 6
1.1.2 数字控制系统概述 6
1.1.3 数字控制系统的特点 7
1.2 研究内容 7
1.2.1 背景介绍 7
1.2.2 研究内容 7
1.2.3 章节安排 8
第二章 数字PID控制器的实现 9
2.1 PID 控制原理简介 9
2.2 PID控制算法的离散化 9
2.2.1位置式 PID 控制算法及其改良 10
2.2.2增量式 PID 控制算法 12
2.2.3两种 PID 控制算法的比较 12
2.3 PID控制参数的计算机整定方法 12
2.3.1 扩充临界比例度法 13
2.3.2 扩充阶跃响应曲线法 14
2.4 PID控制规律的脉冲传递函数形式 15
2.5 PID数字控制器的实现 16
第三章 仿真工具介绍及运用 17
3.1 Matlab的介绍 17
3.1.1关于Matlab 17
3.1.2 Matlab的特点 17
3.1.3 Matlab的功能 18
3.1.4 Matlab的仿真环境 18
3.2 Matlab的M文件 19
第四章 数字PID控制MATLAB仿真 20
4.1仿真方案 20
4.2仿真过程 20
4.2.1、离散系统仿真 20
4.2.2、位置式数字PID控制仿真 21
4.2.3、增量式数字PID控制仿真 26
4.3数字PID控制仿真结果分析 28
4.3.1 KP 变化的影响 28
4.3.2 KI 变化的影响 29
4.3.3 KD变化的影响 29
致 谢 31
参考文献 32
参考文献
[1]黄一夫．微型计算机控制技术．机械工业出版社，2004
[2]胡寿松．自动控制原理．科学出版社，2004
[3]陶永华,尹怡欣,葛芦生．新型PID控制及其应用［M］．机械工业出版社，1998．
[4]张晋格．控制系统CAD．机械工业出版社，2004
[5]张培强. MATLAB语言 中国科学技术大学出版社
[6]张志涌,刘瑞桢,杨祖樱. 掌握和精通MATLAB 北京航空航天大学出版社
