1、 本科生毕业设计（论文）外文资料译文 （ 2012 届） 论文题目 基于 PID 算法的小型恒温水浴锅控制系统的设计 PID algorithm based on small constant temperature water bath pot control system design 学生姓名 学号 专业 班级 指导教师 任 职称 杭州国际服务工程学院 （ 信息科学与工程学院 ）教学部 制 一、外文资料翻译 （译文不少于 2000 汉字） 1所译外文资 料： 作者： K J ASTROM,T HAGGLUND 书名（或论文题目）： PID Contorller 出版社（或刊物名称或可获得
2、地址）： Research Triangle Park,Notth Carolina:Instrument Society of America 出版时间（或卷期号）： 1995:324-325 2译成 中文： PID 控制器 比例积分微分控制器（ PID 调节器）是一个控制环，广泛地应用于工业控制系统里的反馈机制。PID 控制器通过调节给定值与测量值之间的偏差，给出正确的调整，从而有规律地纠正控制过程。 PID 控制器算法涉及到三个部分：比例，积分，微分。比例控制是对当前偏差的反应，积分控制是基于新近错误总数的反应，而微分控制则是基于错误变化率的反应。这三种控制的结合可用来调节过程系统，例如
3、调节阀的位置，或者加热系统的电源调节。根据具体的工艺要求，通过 PID 控制器的参数整定，从而提供调节作用。控制器的响应可以被认 为是对系统偏差的响应。注意一点的是， PID 算法不一定就是系统或系统稳定性的最佳控制。 一些应用可能只需要运用一到两种方法来提供适当的系统控制。这是通过把不想要的控制输出置零取得。在控制系统中存在 P,PI,PD,PID 调节器。 PI 调节器很普遍，因为微分控制对测量噪音非常敏感。积分作用的缺乏可以防止系统根据控制目标而达到它的目标值。 注释：由于控制理论和应用领域的差异，很多相关变量的命名约定是常用的。 控制环基础 一个关于控制环类似的例子就是保持水在理想温度
4、，涉及到两个过程，冷、热水的混合。人可以凭触觉估测水 的温度。基于此他们设计一个控制行为：用冷水龙头调整过程。重复这个过程，调节热水流直到温度处于期望的稳定值。 感觉水温就是对过程值或变量的测量。期望得到的温度称为给定值。控制器的输出对象和过程的输入对象称为控制参数。测量值与给定值之间的差就是偏差值，太高、太低或正常。作为一个控制器，在确定温度给定值后，就可以粗略决定改变阀门位置多少，以及怎样改变偏差值。首次估计即是 PID 控制器的比例度的确定。当它几乎正确时， PID 控制器的积分作用就是起着逐渐调整温度的作用。微分作用就是根据水温变得更热、更冷，以及变化速率来 决定什么时候、怎样调整那些
5、阀门。当偏差小时而做了一个大变动，相当于一个大的调整控制器，会导致超调。如果控制器反复进行大的变动并且反复越过给定值的改变，控制环将会不稳定。输出值将在期望值或一常量周围摆动，甚至破坏系统稳定性。人不会这样做，因为我们是有智慧的控制人员，可以从历史经验中学习，但PID 控制器没有学习能力，必须正确的设定。为有效的控制系统选择正确的参数被称为整定控制器。 如果控制器在零偏差从稳定开始，然后进一步的变化将导致其它一些影响过程的能测量、不能测量值的变化，并且作用于偏差值上。除主过程以外，其 他的对扰动有影响的过程可以用来抑制扰动或实现对目标值的改变。供给水温的变化就构成了对过程的一个扰动。 理论上，
6、控制器能用来控制可测量对象，以及可以影响偏差的输出、输入标准值的所有过程参数。控制器在工业中被用来调节温度，压力，流速，化学组成，速度以及其它任何存在可测量的对象。汽车游览控制就是一个自动化的过程控制的例子。 由于它们悠久的历史，简易，良好的理论基础以及简单的设置、维护要求， PID 控制器被许多应用实践所采纳。 2.PID 控制器理论 注释：这部分描述 PID 控制器理想平行或非相互作用的形式。关于其他形式 ，请看“其它的表达式和 PID 形式”这部分。 PID 控制是根据它的三个参数而命名的，三参数结合起来就形成控制参数。因此： Pout， Iout 和 Dout 是控制器的三个参数，下面
7、分别予以确定。 2.1 比例度 比例度是根据当前的错误值而做出的变动。比例度可以 通过恒定的 Kp 增加来调整，称为比例增益。 比例度计算如下： Pout:比例度 Kp：比例系数，协调参数。 e:偏差 =SP-PV t:时间或瞬时时间（当前的） 一个高的比例增益产生于一种输出值的大的变化。如果比例增益太高，系统将变得不稳定。响应地，一个 小的调整产生于一小的输出变化，而如果比例增益太低，当对系统振荡作出反映时，控制作用可能太小。 缺少扰动的情况下，纯粹的比例控制不能完全解决问题，但是将保留从过程中获得的具有比例增益的功能的稳态偏差。尽管有稳态补偿，理论和工业实践都表明比例度在输出控制中起到大部分的作用。 2.2 积分值 积分值的大小与偏差的大小及持续时间成正比。根据即时的超时的错误改正，进行积累补偿。积累的误差通过积分调节后再作用于输出。对总的控制作用的积分大小由积分时间常数来决定，即Ki，积分值计算如下：
