PID控制系统设计及MATLAB仿真
PID控制系统设计及MATLAB仿真
摘 使用温度是一种常用的被控参数PID系统构思设计，使用MATLAB通过添加干扰信号来测试系统的稳定性，完成参数的整定和模拟实验。MALTAB虚拟示波器观察系统性能的各个方面。调节器的设计采用系统识别法和在线综合法进行初步探讨。
【关键词】PID 控制系统 MATLAB仿真
PID调节器参数简单易懂，实用性高，在异常情况下运行良好，因此PID调节器在生活中很常见，也是一个早期发展起来的控制程序。在日常生产和工业生活中，温度是一个非常广泛和新的但非常重要的数据。因此，有效的温度监测是提高生产率和产品质量的关键。
PID由于其操作方法流动性强，使用灵巧，调节器具有整体系列产品，在操作过程中只需设置其比例、积分、微分即可。
1 PID调节器控制原理
PID控制系统是将比例、积分和微分组合起来控制系统误差的系统。图1是原理图。
1.1 比例环节(P)
比例控制是最简单的控制方法。及时通过整体偏差信号，当误差产生时，调节器立即进行反应调整。比例链接可以使控制系统更加稳定。
1.2 积分环节(I)
积分链接的关键作用是去除静差，从而减少控制链接的偏差。积分控制的准确性主要在于积分的时间常数。时间常数越大，控制能力越弱，反过来就越强。在此链接中，输出数据与输入偏差值的积分成正比。
如果在整体进入稳定状态时存在偏差值，我们需要在这种稳定状态下消除系统的偏差。这样，我们就需要在系统中添加积分链接。积分会随着时间的增加而增加，所以随着时间的推移，调节器会增加输出数据，减少偏差值，直到零误差。PI调整系统还可以在稳定状态下去除工作环节中不应有的误差值。
1.3 微分环节(D)
在调整过程中在调整过程中添加及时高效的纠正信号，并在产生偏差信号的早期阶段及时纠正，以确保系统的快速运行。当系统包含惯性设备和滞后设备时，控制系统有时会在调整或消除偏差值时振动或失去稳定性。在这种情况下，需要添加微分环节。由于比例环节放大了偏差值的振动范围，微分环节可以计算偏差值变化的方向。PD控制系统可以使动作变化赶不上偏差值变化，控制偏差值系统。PD在克服误差之前，系统自动控制系统无法控制误差，甚至产生副作用。比例微分控制系统可以更好地控制一些滞后或惯性系统，消除先进误差，使系统快速移动，缩短控制时间。
1.4 控制策略
当我们对系统中的被控对象没有准确的理解时，最合适的技术是使用有用的整定方法来获取系统中的数据PID控制技术。PID经过长时间的沉淀，技术形成了固定的系统。结构简单，偏差值小，工作稳定，操作简单，已成为工业控制系统的主流。适用于无法准确理解被控对象的参数和布局，无法准确建立数字模型，无法在被控对象上实现各种技术理论，必须通过人工现场控制和工作经验确定的系统。与我们设置的数据相比，通过信号源对设备组件进行控制。在实践中，比例、积分以及微分操控使用很多，也就是说PID调节系统非常流行，这种控制也被称为PID调节器。
2 调整方法
本文选择工频50HZ，额定功率800W，温控范围在20℃-250℃一个型号是CK-9的电烤炉。
在设计中，应控制温度，使操作时间短、准确，无最大偏差，实际误差小于1℃。
经过事先的了解和测试：电加热设备具有独立调节和稳定性的能力。二级不振动系统可以通过参数计算降级为一级函数。因此，我们使用一级函数来表示本文中的温度控制系统。
电烤箱模型的传输函数为：
在实际生产中，总会有一些系统离散性大，随着时间的推移而变化，惯性大，一些滞后的机械原理复杂。在运行过程中，如负载干扰，参数或模型结构会在不同的时间和环境中发生不同的变化。所以在PID在调控过程中，我们在整合数据时，不能依靠实验对象或数模，还能随时调整数据，以满足随时控制的要求。
2.1 PID的调整方法
在实际生产中，总会有一些系统离散性大，随着时间的推移而变化，惯性大，一些滞后的机械原理复杂。在运行过程中，如负载干扰，参数或模型结构会在不同的时间和环境中发生不同的变化。所以在PID在调控过程中，我们在整合数据时，不能依靠实验对象或数模，还能随时调整数据，以满足随时控制的要求。
2.2 数据整理方法