二自由度pid控制系统设计.doc
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二自由度pid控制系统设计,二自由度pid控制系统设计1.7万字我自己原创的毕业论文，仅在本站独家提交，大家放心使用摘要 在运动控制系统中，有许多基本单元都是由传统pid控制器组成，它们的运行性能直接影响了控制系统的其它环节。因此，控制器的设计在军事工业和民生工业有着重要的影响，而优化控制器的设计就有着重要的现实意义。在上个世纪许多传统的控制中，...
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二自由度PID控制系统设计
1.7万字
我自己原创的毕业论文，仅在本站独家提交，大家放心使用
摘要 在运动控制系统中，有许多基本单元都是由传统PID控制器组成，它们的运行性能直接影响了控制系统的其它环节。因此，控制器的设计在军事工业和民生工业有着重要的影响，而优化控制器的设计就有着重要的现实意义。
在上个世纪许多传统的控制中，往往只考虑控制问题的某一个方面，而不能够对其它方面进行兼顾设计。例如，经典的Ziegler-Nichols法对参数的整定只考虑了系统对外界扰动的抑制性能，而没有考虑到目标值的跟踪性能方面的问题。所以，对控制系统性能的各个方面进行全面的考虑是新的控制方法必须重点关注的。
考虑系统的稳定性，是在设计新的控制器之前必须要做的。因为，只有稳定的系统才可以考虑提高性能的问题。还有要考虑到系统在实现的过程中，各种元器件所产生的误差对系统本身的影响，也就是实际控制的参数会偏离求出的理论值，这就要求在参数发生变化时，系统仍然能够稳定。
针对上述问题，本文的重点工作和内容如下：
首先介绍传统PID控制器的基础的知识，包括各个部分在控制系统的作用和传统PID控制器的参数整定方法。接着介绍二自由度PID控制器的设计参数整定。最后，介绍二自由度PID控制器在交流永磁同步电机中的应用，验证二自由度PID控制器较传统PID控制器的优越性。
关键词：PID控制 二自由度 优化设计 永磁同步电机
Design and Research of Two Degrees of Freedom PID Control System
Abstract: in the motion control system, there are many basic unit composed of traditional PID controller. The operation performance of it impact the other aspect of controller system .Therefore, the controller design plays an important role in military industry and the people's livelihood industry, which has important practical significance to design optimization controllers .
In the last century, many of the traditional control, often only considered one aspect of control problems, but not to other aspects of the design. For example, the classical Ziegler-Nichols method for parameter tuning only consider the inhibition performance of the system to external disturbances, and the tracking performance problems without considering the target value. So, for a comprehensive consideration of all the performance of the control system is a new control method must focus on.
We must consider the stability of the system, before the design of new controller. Only the stability of the system can only be considered to improve the performance of the problem. We also need to take into account of effects of various components of the error produced by the system itself, when the system in the process of realization, and the actual control parameters will deviate what we calculated the theoretical value. it also requires the parameters change, the system can still be stabilized.
In view of the above questions, the main work and contents of this paper are as follows:
Firstly, traditional PID controller is introduced, including the various parts of the parameter tuning method of control system and the role of the traditional PID controller. And then the design parameters of two degree of freedom PID controller tuning is introduced. Finally, the application of two degree of freedom PID controller in AC PMSM, which verifies the superiority of two degree of freedom PID controller is better than traditional PID controller.
Keywords: PID control; two degrees of freedom; optimization design; permanent magnet synchronous motors
目 录
第一章 绪 论 1
1.1引言 1
1.2 PID控制器的现状 2
1.3二自由度PID控制器的研究意义 3
1.4本文的主要内容 3
第二章 传统单自由度PID控制的基础知识 5
2.1 PID控制的基本原理 5
2.1.1 比例作用 5
2.1.2 积分作用 6
2.1.3 微分作用 7
2.2数字PID控制算法 8
2.2.1位置型PID控制算法 8
2.2.2增量式PID控制算法 9
2.3 传统PID控制器的参数整定 10
2.3.1 PID参数整定的原则 10
2.3.2 MATLAB仿真实现PID参数整定 11
2.4 传统一自由度PID控制方式存在的优缺点 15
2.5本章小结 16
第三章 二自由度PID控制算法 17
3.1二自由度PID控制的概念 17
3.2二自由度PID控制的结构设计 17
3.3前置滤波器型二自由度PID控制器的导出和参数整定 19
3.3.1 目标值滤波器H(s)的设计 19
3.3.2 积分时间的二自由度化 21
3.3.3 参数选择 21
3.4本章小结 22
第四章 二自由度PID控制在永磁同步电机中的应用 23
4.1永磁同步电机的结构及坐标变换 23
4.1.1永磁同步电机的机械结构 23
4.1.2永磁同步电机的基本方程 24
4.2永磁同步电机的矢量控制模型 26
4.3二自由度PID控制器结构设计 28
4.4系统仿真与控制效果的比较分析 30
4.4.1系统仿真模型的结构图 31
4.4.2仿真结果 32
4.4.3结果分析 33
4.5本章小结 33
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
1.7万字
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摘要 在运动控制系统中，有许多基本单元都是由传统PID控制器组成，它们的运行性能直接影响了控制系统的其它环节。因此，控制器的设计在军事工业和民生工业有着重要的影响，而优化控制器的设计就有着重要的现实意义。
在上个世纪许多传统的控制中，往往只考虑控制问题的某一个方面，而不能够对其它方面进行兼顾设计。例如，经典的Ziegler-Nichols法对参数的整定只考虑了系统对外界扰动的抑制性能，而没有考虑到目标值的跟踪性能方面的问题。所以，对控制系统性能的各个方面进行全面的考虑是新的控制方法必须重点关注的。
考虑系统的稳定性，是在设计新的控制器之前必须要做的。因为，只有稳定的系统才可以考虑提高性能的问题。还有要考虑到系统在实现的过程中，各种元器件所产生的误差对系统本身的影响，也就是实际控制的参数会偏离求出的理论值，这就要求在参数发生变化时，系统仍然能够稳定。
针对上述问题，本文的重点工作和内容如下：
首先介绍传统PID控制器的基础的知识，包括各个部分在控制系统的作用和传统PID控制器的参数整定方法。接着介绍二自由度PID控制器的设计参数整定。最后，介绍二自由度PID控制器在交流永磁同步电机中的应用，验证二自由度PID控制器较传统PID控制器的优越性。
关键词：PID控制 二自由度 优化设计 永磁同步电机
Design and Research of Two Degrees of Freedom PID Control System
Abstract: in the motion control system, there are many basic unit composed of traditional PID controller. The operation performance of it impact the other aspect of controller system .Therefore, the controller design plays an important role in military industry and the people's livelihood industry, which has important practical significance to design optimization controllers .
In the last century, many of the traditional control, often only considered one aspect of control problems, but not to other aspects of the design. For example, the classical Ziegler-Nichols method for parameter tuning only consider the inhibition performance of the system to external disturbances, and the tracking performance problems without considering the target value. So, for a comprehensive consideration of all the performance of the control system is a new control method must focus on.
We must consider the stability of the system, before the design of new controller. Only the stability of the system can only be considered to improve the performance of the problem. We also need to take into account of effects of various components of the error produced by the system itself, when the system in the process of realization, and the actual control parameters will deviate what we calculated the theoretical value. it also requires the parameters change, the system can still be stabilized.
In view of the above questions, the main work and contents of this paper are as follows:
Firstly, traditional PID controller is introduced, including the various parts of the parameter tuning method of control system and the role of the traditional PID controller. And then the design parameters of two degree of freedom PID controller tuning is introduced. Finally, the application of two degree of freedom PID controller in AC PMSM, which verifies the superiority of two degree of freedom PID controller is better than traditional PID controller.
Keywords: PID control; two degrees of freedom; optimization design; permanent magnet synchronous motors
目 录
第一章 绪 论 1
1.1引言 1
1.2 PID控制器的现状 2
1.3二自由度PID控制器的研究意义 3
1.4本文的主要内容 3
第二章 传统单自由度PID控制的基础知识 5
2.1 PID控制的基本原理 5
2.1.1 比例作用 5
2.1.2 积分作用 6
2.1.3 微分作用 7
2.2数字PID控制算法 8
2.2.1位置型PID控制算法 8
2.2.2增量式PID控制算法 9
2.3 传统PID控制器的参数整定 10
2.3.1 PID参数整定的原则 10
2.3.2 MATLAB仿真实现PID参数整定 11
2.4 传统一自由度PID控制方式存在的优缺点 15
2.5本章小结 16
第三章 二自由度PID控制算法 17
3.1二自由度PID控制的概念 17
3.2二自由度PID控制的结构设计 17
3.3前置滤波器型二自由度PID控制器的导出和参数整定 19
3.3.1 目标值滤波器H(s)的设计 19
3.3.2 积分时间的二自由度化 21
3.3.3 参数选择 21
3.4本章小结 22
第四章 二自由度PID控制在永磁同步电机中的应用 23
4.1永磁同步电机的结构及坐标变换 23
4.1.1永磁同步电机的机械结构 23
4.1.2永磁同步电机的基本方程 24
4.2永磁同步电机的矢量控制模型 26
4.3二自由度PID控制器结构设计 28
4.4系统仿真与控制效果的比较分析 30
4.4.1系统仿真模型的结构图 31
4.4.2仿真结果 32
4.4.3结果分析 33
4.5本章小结 33
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
