自动控制原理课程设计---炉温控制PID的研究

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1、电阻电阻炉炉炉炉温控制系统温控制系统 PIDPID 调节的研究调节的研究 摘摘 要要： 数字 PID 控制在生产过程中是一种最普遍采用的控制方法，在机 电、冶金、机械、化工等行业中获得了广泛的应用。本文以加热炉炉温控制系统 中 PID 调节为研究课题，对其进行 PID 设计，讨论及总结，并给出几种改良 PID 控制在此控制系统中的运用，讨论其效果及作用。最终论述智能 PID 控制在温 度控制中的运用。对传统 PID 控制、改进型 PID 控制以及智能 PID 控制算法使 用 MATLAB 进行仿真，并对仿真结果加以分析。 关键词：关键词： PID 改进型 PID 智能 PID Abstract

2、：Digital PID control in the production process is one of the most widely used control method, the mechanical and electrical, metallurgy, machinery, chemical and other industries for a wide range of application. Based on electronic oven furnace temperature control system PID control as the research s

3、ubject, the PID design, discussion and summary, and gives several improved PID control in the application of the control system, and discuss its effect and function. Finally discusses intelligent PID control in the application of temperature control. The traditional PID control, advanced PID control

4、 and intelligent PID control algorithm using MATLAB simulation, and the simulation results analysis. Key words：PID Improved PID Intelligent PID 引言：引言： 在工程实际中， 应用最为广泛的调节器控制规律为比例、 积分、 微分控制， 简称 PID 控制，又称 PID 调节。PID 控制器问世至今已有近 70 年历史，它以其 结构简单、 稳定性好、 工作可靠、 调整方便而成为工业控制的主要技术之一。 PID 控制，实际中也有 PI 和 PD 控制。PID

5、控制器就是根据系统的误差，利用比例、 积分、微分计算出控制量进行控制的。PID 控制在工业生产中应用颇广，尤其是 钢铁工业中。本文选取钢铁工业钢铁生产车间中电阻炉温度控制系统为模型，根 据其传递函数对其 PID 进行整定，进一步分析改进型 PID 和智能 PID 控制对控 制系统的作用效果。 1 炉温控制系统的炉温控制系统的 PID 设计设计 1.1 炉温模型炉温模型及其传递函数及其传递函数 钢铁生产车间电阻炉炉温控制原理图： 其加热炉传递函数为：G(s) = 2.8e40s 178s:1 (取自姜学军著 计算机控制技术 清华大学出版社 2005 年)，控制系统采用 PID 控制。 1.2 P

6、ID 参数整定参数整定 连续 PID 控制是指系统中的控制器GC(s)具有如下形式： Gc(s) = Kp(1+ 1 Tis +Tds) 式中Kp为比例系数，Ti为积分时间常数，Td为微分时间常数。这里 PID 的调 输出 输入 热电偶 模/数 控制系统 可控硅 数/模 电炉丝 采样 节对象为上述加热炉总传递函数，即：G(s) = 2.8e40s 178s:1 。 PID 离散算法可表示为(用增量表示) D P I ()(1) ()(1) ()2 (1)(2)() TT y ky kKe ke ke ke ke ke k TT T-采样周期 TD -微分时间 TI-积分时间 KP -比例系数 根据实际情况可确定：采样时间 T=1s。 1.2.1 Ziegler-Nichols 参数整定方法参数整定方法 A.参数整定参数整定 通过实际实验测取过程开环阶跃响应曲线如 2.1 所示。 （图 2.1 中曲线是由传递函数G(s) = K Ts:1 e;LS 得到） 则 PID 参数整定经验公式（如下表） 参数 控制器 Kp Ti