matlab中pid参数整定,基于MATLAB/Simulink的PID参数整定

《工业控制计算机》2013 年第 26 卷第 8 期 *光电信息技术及应用实验室(114PYFZX505) 基于 MATLAB／Simulink 的 PID 参数整定* 付瑞玲乐丽琴 (黄河科技学院信息工程学院，河南郑州 450063) PID Tuning Based on MATLAB／Simulink 摘要针对 PID 参数整定过程的复杂性，基于 MATLAB／Simulink 仿真环境，模拟 Zieloger－Niclosls 法 PID 参数整定的方法和步骤，给出了一种简单有效的 PID 参数整定方法。与通常的整定方法比较，其优点是非常直观、可以随意修改仿真参数，节省了大量的计算和编程工作量。通过仿真实例验证了该方法的有效性以及抗干扰能力。关键词：PID 控制，参数整定，MATLAB／Simulink，Zieloger－Niclosls 法 Abstract The PID tuning is a complicated process．To solve the problem,a method of critical gain is presented based on the MATLAB／Simulink simulation environment in this paper．The simulation examples are also given,and this paper verify the an-ti－interference performance of PID． Keywords:PID control,parameter tuning,MATLAB／Simulink,Zieloger－Niclosls method PID 参数整定方法方法有很多种，例如 Ziegler－Nichols 法、Cohn－Coon 法、衰减曲线法、临界比例度法、经验试凑法等，这些方法大都需要大量反复的实验，花费大量的精力和时间，并且参数整定的效果也不能达到最优。本文利用 MATLAB 实现PID 参数整定及其仿真，分析参数对于系统性能的影响。利用MATLAB 强大的计算机仿真能力，解决利用试凑法来整定参数的繁琐工作，可以方便、快速地找到最优参数。 1 PID 控制原理 PID 控制器的结构框图如图 1 所示。系统由模拟 PID 控制器和被控对象组成。图 1 PID 控制器结构框图 PID 控制器控制器的原理如下： u(t)＝Kp ［e(t)＋ 1 Ti 乙e(t)dt＋Td de(t) dt ］ (1) 相应的传递函数为： Gc (s)＝Kp (1＋ 1 Tis ＋Tds) (2) 式(1)中 e(t)＝y(t)－c(t)为误差信号；r(t)为输入量；y(t)为输出量；Kp－比例系数；Ti－积分时间常数；Td－微分时间常数。根据式(1)可知，PID 控制器的实质是通过对误差信号 e(t)进行比例、积分、微分运算，分别对其结果进行加权，而得到控制器的输出 u(t)作为控制对象的控制值，通过调节输出 u(t)，保证偏差 e(t)为零，使系统达到一个预期稳定状态。为了用计算机进行计算，需把连续形式的微分方程化为离散形式的差分方程［3］： u(k)＝Kp ［e(k)＋ T Ti Σe(k)＋ Td T (e(k)－e(k－1))］ (3) 式(3)中 T－采样周期；k－采样序列；u(k)－采样时刻 k 时的输出值；e(k)－采样时刻时的偏差值；e(k－1)－采样时刻 k－1 时的偏差值。式(3)中的输出量

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