基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真

摘要:PID控制器结构和算法简单，应用广泛，但参数整定比较复杂，在此我探讨利用MATLAB实现PID参数整定及其仿真的方法，并分析比较比例、比例积分、比例微分控制，探讨K p，T i，T d三个参数对PID控制规律的影响

关键字：PID控制器，MATLAB，参数整定，仿真

Parameter tuning and emulation of controller based on MATLAB Abstract：The control structure and algorithm of PID is easy and widely applicable，but its setting methods of are multifarious，Generally utilize guessing and trying to fix. It is convenient to tune PID parameters and emulate through MATLAB experiment. Analyze and compare the proportion、the proportion integral and the proportion differential control. Discuss the influence of three parameters K p,Ti and T d to the PID control rules.

Key words: PID controller, MATLAB, parameter turning,emulation

一PID控制的简介及其发展

1.1 PID控制简介

PID(P，proportion 比例；I ，integration 积分；D ，differentiation)用于控制精度，比例是必须的，它直接影响精度，影响控制的结果；积分相当于力学的惯性能使震荡趋于平缓；微分控制提前量，它相当于力学的加速度，影响控制的反应速度，太大会导致大的超调量使系统极不稳定；太小会使反应缓慢。一般而言PID调节是一个整体的说法，在实际中PID的比例积分微分并非总是同时使用，PI调节和PD调节使用较多

1.2 PID控制发展

在实际的过程控制与运动控制系统中，PID 家族占有相当的地位据统计，工业控制的控制器中PID 类控制器占有90%以上。PID 控制器是最早出现的控制器类型，因为其结构简单，各个控制器参数有着明显的物理意义，调整方便，所以这类控制器很受工程技术人员的喜爱。此外，随着控制理论的发展，出现了各种分支，如专家系统、模糊逻辑、神经网络、灰色系统理论等，它们和传统的PID 控制策略相结合又派生出各种新型的PID 类控制器，形成庞大的PID 家族，很多算法大大改进了传统PID 控制器的性能。

二实现PID控制

2.1如何实现PID控制

在一些系统中，需要进行PID控制，如一些板卡采集系统，甚至在一些DCS 和PLC的系统中有时要扩充系统的PID控制回路，而由于系统硬件和回路的限制需要在计算机上增加PID控制回路。在紫金桥系统中，实时数据库提供了PID 控制点可以满足PID控制的需要。

进入到实时数据库组态，新建点时选择PID控制点。紫金桥提供的PID控制可以提供理想微分、微分先行、实际微分等多种控制方式。

进行PID控制时，可以把PID的PV连接在实际的测量值上，OP连接在PID 实际的输出值上。这样，在实时数据库运行时，就可以自动对其进行PID控制。

2.2 PID参数的调整：

在PID参数进行整定时如果能够有理论的方法确定PID参数当然是最理想的方法，但是在实际的应用中，更多的是通过凑试法来确定PID的参数。