文档介绍：智能控制系统论文
学 号：31309045
姓 名：王开祥 学 院：电子信息与电气工程学部
1绪论 3
2PID控制原理简介 4
4
4
(P) 5
(I)还是应用方面都已经取得了很大的进展，但是与传统控制 理论相比模糊控制理论仍然显得不够成熟。从上面的分析我们也可以看出模糊控制的主要缺 点就是没有一个有效的分析和设计方法，仍然需要靠积累的专家经验。
2 PID控制原理简介
PID调节器从上世纪40年代问世以来，至今已有半个多世纪的历史，在这前几十年工 业过程控制中，除在最简单的情况下可直接采用开关控制以外，PID控制一直是最主要的控 制方式。随着工业生产自动控制的发展，由于人们的勤劳与智慧，为PID的发展和推广做 出了巨大的贡献，使之成为工业过程控制中历史最悠久、生命力最顽强、应用最广泛的基本 控制策略。就是在微处理技术迅速发展的今天，尤其随着电子计算机的诞生以及科学技术智 能化的发展，涌现出各种新的控制方法，然而在生产过程控制中仍广泛应用PID控制或改 变了形式的PID控制策略。以上足以说明PID控制在自动控制的发展过程当中，已具有不 可替代的地位，并仍将成为今后新型控制策略中，具有主导地位的必要组成部分。PID控制 之所以在生产过程中普遍采用，主要由于它具有良好的控制性能、鲁棒性好、可靠性高;控 制算法简单、使用方便、灵活等优点。
PID控制是偏差比例（P）、偏差积分（I）、偏差微分（D）控制的简称。在模拟控制系统中， 常规模拟PID控制系统原理框图（如图2-1）所示。系统由模拟PID控制（虚框内部分）和被控 对象组成。
如图2-1模拟PID控制系统原理图
PID控制器是一种线性控制器，它根据给定值r(t)与实际输出值y(t)构成偏差
e(O = r(f)-XO 公式(2-1)
将偏差比例、积分和微分控制，通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制，故称 PID控制器。其控制规律为
"G)= + =
公式(2-2)
丈/ 0 I
其传递函数形式为
- = Kp(1 + — + TdS)
公式(2-3)
' 7 E(S) 「 T,S °
式中Kp—比例系数
Ti一积分时间常数
Td一微分时间常数
(P)
如图2-3比例电路
公式(2-7)
Vo =一史 xV7
1 公式（2-8）
在比例调节器中，调节器的输出信号u与偏差信号e成正比例，即
u = Kpe
公式（2-9）
其中Kp称为比例系数。比例调节即及时成比例地反映控制系统的偏差信号e,偏差一 旦产生，控制器立即产生控制作用，以减少偏差。
比例调节器的特点是简单、快速，对于具有自平衡性的控制对象可能产生静差（自平衡 性是指系统阶跃响应终值为一有限值）;而对于带有滞后的系统，可能产生振荡，系统的动态 特性也随之降低。
增大比例系数Kp,可以加快响应速度，减小系统稳态误差，从而有利于提同控制精度。 然而Kp取的过大，系统开环增益也随之加大，一般将导致系统稳定性降低甚至激烈震荡（也 有一些系统，其稳定性随Kp增大反而变好。此时，如果残差过大，则需要通过其它途径解 决）。
减小比例系数Kp,能使系统减少超调量，稳定裕度增大，却同时降低了系统的调节精 度，导致过度过程时间延长。
根据系统控制过程中各个不同阶段对过渡过程的要求以及操作者的经验,通常在控制的 初始阶段，适当的把Kp放在较小的档次，以减小各物理量初始变化的冲击;在控制过程中期, 适当加大Kp,以提高快速性和动态精度，而到过渡过程的后期，为了避免产生大的超调和 提高静态精度稳定性，又将KP调小。
⑴
1
V。/ 二云= _ =__ X1
& SCR[ CR[ S 公式（2_]0）
Vo«)= \Vidt
公式（2-12）
1/SC
2-5微分电路
du
在积分调节中，调节器的输出信号U的变化速度出与偏差信号e。成正比，即
d" _ 1 c 公式（2-13）
或 出 L
u = — I edt
7 / J（） 公式（2-14）
式中Ti称为积分时间常数。可见偏差一旦产生，控制信号不断增大，偏差信号消失后， 控制信号保持原值，显然，在已知Ti为常数的情况下，控制信号为常数当且仅当e=O,即 对于一个带积分作用的控制器而言，如果它能够使闭环系统达到内稳，并存在一个稳定状态, 则此时对设定值r的跟踪必然是无静差的。
积分调节主要用于提高系统的抗干扰能力，消除静差，提高系统的无差度。积分调节的 特点是，它相当于滞后校正环节，因此如相位滞后，使系统的稳定性变差。
积分作用虽