文档介绍：标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
过程控制课程设计pid参数整定
一、课程设计题目：
给定被控对象参数，选择PID控制器比例系数KP，积分时间Ti ，微分时间Td ，使统的对象参数为：G（s）= ，求取其P、PI、PID 控制的响应曲线。
Matlab程序如下：
K=1;
T=15;
tao=5;
num0=1;
den0=[15 1];
[num1,den1]=pade(tao,3); %生成纯延迟环节的3阶近似传递函数模型
num=conv(num0,num1);
den=conv(den0,den1);
G=tf(num,den); %生成开环传递函数
s=tf('s'); %定义拉普拉斯变量因子
%P控制其设计
PKp=T/(K*tao);
GK1=PKp*G;
sys1=feedback(GK1,1,-1);
step(sys1,'k') %求p控制作用下系统单位阶跃响应，线形为黑色连线
gtext('P')
pause
hold on
%PI控制器设计
PIKp=*T/(K*tao);
PITi=3*tao;
Gc2=PIKp*(1+1/(PITi*s));
GK2=Gc2*G;
sys2=feedback(GK2,1,-1);
step(sys2,'b--') %求PI控制作用下系统单位阶跃响应，形为蓝色虚线
gtext('PI')
pause
hold on
%PID控制器设计
PIDKp=*T/(K*tao);
PIDTi=2*tao;
PIDTd=*tao;
Gc3=PIKp*(1+1/(PITi*s)+PIDTd*s);
GK3=Gc3*G;
sys3=feedback(GK3,1,-1);
step(sys3,'r-') %求PID控制作用下系统单位阶跃响应，线形为红色实线
title('P , PI , PID控制单位阶跃响应')
xlabel('时间')
ylabel('幅值'),grid,gtext('PID')
得到如下图形：
结论：通过图形，我们可以清楚的看出，采用PID控制可以快速、准确、稳定的对输入的阶跃信号进行控制。所以通过Ziegler—Nichols整定方法我们可以得到较好的控制曲线，符合课设要求。
五、通过matlab中的simulink来进行系统的参数整定。
利用simulink进行参数整定更加的有效，而且方便快速。
首先进行PID控制器的设计。
（1）通过模块的拖拽构成典型的PID控制器。如下所示
（2）然后进行封装子系统，单击simulink的library窗口中的【Edit】>【Creat Subsystem】，便产生了子系统。如下图所示。
（3）进行封装。
（4）PID控制器子系统构成，可以对其进行操作。
举例：对G(S)=对象进行参数整定。
按照单回路系统方框图，我们可以再simulink中绘制出相应的闭环回路图形，如下图所示。
我们通过“临界比例带法”对其进行参数整定。
（1）设TI 和TD都为零，调节KP 使其产生等幅振荡。
当取比例系数为10时得到等幅振荡。如下图：
（2）根据图形可以得到比例带和系统的临界振荡周期T。根据(表二)可以得到相应的PID参数。
控制规律
Ti
Td
P
2
—
—
PI
—
PID
(表二)
(3)由上表可知P控制时，Kp=5，将“Kp”的值设置为5后，仿真运行双击“Scope”得到下图：
根据图形我们可以清楚的看到P控制的特点：1、动作快 。2、有差控制 。
（4）由（表二）可知，PI控制时，比例系数为Kp= ，积分时间常数Ti= ，运行仿真后得到如下图形：
同样我们可以看到PI控制的特点，既在消除了静态误差的同时，增加了调节时间，所以是在改善静态品质的同时却恶化了动态品质，使过度过程的振荡加剧，甚至造成系统不稳定。
（5）由表二可知，PID控制时，Kp= ，Ti=1 ，Td= ，运行仿真得到下图：
根据上图中的数据，初步估算出衰减比为8：1 ，符合参数整定的稳定、准确、快速的要求，基本达到了工程控制需求。
参考文献：
MATLAB R2008控制系统动态仿真 谢仕宏编 化学工业出版社
过程控制系统的matlab仿真 刘文定、王东林编着 ***出版社
控制系统计算机辅助设计—matlab语言与应用 薛定宇 清华大学出版社
辅助控制系统设计