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  • MATLAB 论文 -- 基于控制系统的 PID 调节 基于 MATLABPID 控制器 摘要本论文主要研究 PID 控制器 PID 控制是迄今为止最通用的控制方法 大多数反馈回路该方法或其较小的变形来控制 PID 控制器亦称调节器及 其...
  • 用matlab和simulink设计P、PI、PID控制器,并用ziegler-nichols经验公式整定,有论文,有matlab程序,有simulink模型
  • 基于matlabpid控制

    2014-03-11 18:16:43
    这是基于matlab的pid控制方式,可以用matlab设计pid控制器,更加简洁优化
  • 基于MATLAB仿真的PID控制器设计毕业设计 基于 MATLAB 仿真的 PID 控制器设计 摘 要 本论文以温度控制系统为研究对象设计一个 PID 控制器。PID 控制是迄今为止最通用的控制方法, 大多数反馈回路该方法或其较小的...

    41528d3028836879cd698677c3999917.gif基于MATLAB仿真的PID控制器设计毕业设计

    基于 MATLAB 仿真的 PID 控制器设计 摘 要 本论文以温度控制系统为研究对象设计一个 PID 控制器。PID 控制是迄今为止最通用的控制方法, 大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID 控制器(亦称调节器)及其改进型因此成为工 业过程控制中最常见的控制器 (至今在全世界过程控制中用的 84%仍是纯 PID 调节器,若改进型包含 在内则超过 90%)。在 PID 控制器的设计中,参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展,对 PID 参数的整定大多借助于一些先进的软件,例如目前得到广泛应用的 MATLAB 仿真系统。本设计就是 借助此软件主要运用 Relay-feedback 法,线上综合法和系统辨识法来研究 PID 控制器的设计方法,设 计一个温控系统的 PID 控制器,并通过 MATLAB 中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输 出波形。 关键词关键词: PID 参数整定 ;PID 控制器 ;MATLAB 仿真;冷却机; Design of PID Controller based on MATLAB Abstract This paper regards temperature control system as the research object to design a pid controller. Pid control is the most common control up until now; the great majority feedback loop is controlled by this or its small deation. Pid controller (claim regulator also) and its second generation so become the most common controllers in the industry process control (so far, about 84% of the controller being used is the pure pid controller, it’ll exceed 90% if the second generation included). Pid parameter setting is most important in pid controller designing, and with the rapid development of the computer technology, it mostly recurs to some advanced software, for example, mat lab simulation software widely used now. this design is to apply that soft mainly use Relay feedback law and synthetic on the line to study pid controller design , design a pid controller of temperature control system and observe the output wave while step signal through virtual oscilloscope after system completed. Keywords: PID parameter setting ;PID controller; MATLAB simulation;cooling machine 目 录 摘 要.I ABSTRACTII 第一章 绪 论1 1.1 课题来源及 PID 控制简介.1 1.1.1 课题的来源和意义 1 1.1.2 PID 控制简介.1 1.2 国内外研究现状及 MATLAB 简介3 第二章 控制系统及 PID 调节5 2.1 控制系统构成5 2.2 PID 控制5 2.2.1 比例、积分、微分 5 2.2.2 P、I、D控制 7 第三章 系统辨识9 3.1 系统辨识.9 3.2 系统特性图.10 3.3 系统辨识方法11 第四章 PID 最佳调整法与系统仿真14 4.1 PID 参数整定法概述.14 4.2 针对无转移函数的 PID 调整法15 4.2.1 RELAY FEEDBACK 调整法15 4.2.2 RELAY FEEDBACK 在计算机做仿真.15 4.2.3 在线调整法 19 4.2.4 在线调整法在计算机做仿真 20 4.3 针对有转移函数的 PID 调整方法.23 4.3.1 系统辨识法 24 4.3.2 波德图法及根轨迹法 27 第五章 油冷却机系统的 PID 控制器设计28 5.1 油冷却机系统28 5.1.1 油冷却机 28 5.1.2 感测与转换器 29 5.1.3 控制组件 30 5.2 油冷却机系统之系统辨识.31 5.3 油冷却机系统的 PID 参数整定33 结 论40 致 谢.41 参考文献.42 第一章 绪 论 1.1 课题来源及 PID 控制简介 1.1.1 课题的来源和意义 任何闭环的控制系统都有它固有的特性,可以有很多种数学形式来描述它, 如微分方程、传递函数、状态空间方程等。但这样的系统如果不做任何的系统 改造很难达到最佳的控制效果,比如快速性稳定性准确性等。为了达到最佳的 控制效果,我们在闭环系统的中间加入 PID 控制器并通过调整 PID 参数来改造 系统的结构特性,使其达到理想的控制效果。 1.1.2 PID 控制简介 当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分: 测量、比较和执行。测量关心的变量,与期望值相比较,用这个误差纠正调节 控制系统的响应。 这个理论和应用自动控制的关键是,做出正确的测量和比较后,如何才能 更好地纠正系统,PID (比例 - 积分 - 微分)控制器作为最早实用化的控制 器已有 50 多年历史,现在仍然是应用最广泛的工业控制器。 PID 控制器简 单易懂,使用中不需精确的系统模型等先决条件,因而成为应用最为广泛的控 制器。 PID 控制器由比例单元( P ) 、积分单元( I )和微分单元( D )组成。 其输入 e (t) 与输出 u (t) 的关系为公式(1-1) 公式(1-1) 因此它的传递函数为公式(1-2) 公式(1-2) 比例调节作用:是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立 即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大 的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。 积分调节作用:是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节 就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一个常值。积分作用的强弱取决 与积分时间常数 Ti,Ti 越小,积分作用就

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    基于MATLAB的PD控制器设计报告

    MATLAB论文

    --基于控制系统的PID调节

    基于MATLAB的PID 控制器

    摘要:本论文主要研究PID控制器。PID控制是迄今为止最通用的控制方法,大多数反馈回路用该方法或其较小的变形来控制。PID控制器(亦称调节器)及其改进型因此成为工业过程控制中最常见的控制器 (至今在全世界过程控制中用的84%仍是纯PID调节器,若改进型包含在内则超过90%)。在PID控制器的设计中,参数整定是最为重要的,随着计算机技术的迅速发展,对PID参数的整定大多借助于一些先进的软件,例如目前得到广泛应用的MATLAB仿真系统。本论文主要介绍PID的原理及简单的用法,探究控制器中各个参数对系统的影响,就是利用《自动控制原理》和《MATLAB》所学的内容利用简单的方法研究PID控制器的设计方法,并通过MATLAB中的虚拟示波器观察系统完善后在阶跃信号下的输出波形。

    关键字:PID控制简介 PID控制器原理 MATLAB仿真 PID参数的设定

    正文:

    一、PID控制简介

    PID控制器又称PID调节器,是工业过程控制系统中常用的有源校正装置。长期以来,工业过程控制系统中多采用气动式PID控制器。由于气动组件维修方便,使用安全可靠,因此在某些特殊场合,例如爆炸式环境,仍然使用气动式PID控制器。随着运算放大器的发展和集成电路可靠性的日益提高,电子式PID控制器已逐渐取代了气动式PID控制器。目前,已在开发微处理器PID控制器。这里,仅简要介绍PID控制器的主要特性。

    PID调节器是一种线性调节器,它根据给定值与实际输出值构成的控制偏差: =-

    将偏差的比例、积分、微分通过线性组合构成控制量,对控制对象进行控制,故称为PID调节器。在实际应用中,常根据对象的特征和控制要求,将P、I、D基本控制规律进行适当组合,以达到对被控对象进行有效控制的目的。例如,P调节器,PI调节器,PID调节器等。

    所以, 正确计算控制器的参数, 有效合理地实现 PID控制器的设计,对于PID 控制器在过程控制中的广泛应用具有重要的理论和现实意义。

    二、原理分析与说明

    PID 控制器由比例单元( P )、积分单元( I )和微分单元( D )组成。其输入 e?(t) 与输出 u?(t) 的关系为公式(1-1)

    公式(1-1)因此它的传递函数为公式(1-2)

    公式(1-2)

    比例调节作用:是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。

    积分调节作用:是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一个常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。

    微分调节作用:微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。

    PID控制器由于用途广泛、使用灵活,已有系列化产品,使用中只需设定三个参数( Kp , ?Ki 和 Kd )即可。在很多情况下,并不一定需要全部三个单元,可以取其中的一到两个单元,但比例控制单元是必不可少的。

    首先,PID应用范围广。虽然很多控制过程是非线性或时变的,但通过对其简化可以变成基本线性和动态特性不随时间变化的系统,这样PID就可控制了。

    其次,PID参数较易整定。也就是,PID参数Kp,Ki和Kd可以根据过程的动态特性及时整定。如果过程的动态特性变化,例如可能由负载的变化引起系统动态特性变化, PID 参数就可以重新整定。

    第三,PID控制

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    王志刚

    710049

    陕西西安市西安交通大学能源与动力学院

    制冷系统蒸发器过热度控制回路的

    M

    A

    T

    LAB

    仿真

    上海交通大学

    唐双波

    陈芝久

    根据

    实际制冷

    系统的电

    子膨胀阀

    控制蒸

    发器过

    热度的

    采样

    数据

    ,

    M

    ATLAB

    中几种离线系统辩识方法的比较

    ,

    得出控制对象的数学模型

    ,

    PID

    自寻优进

    行了控制系统仿真

    关键词

    电子膨胀阀

    过热度

    控制系统

    M

    AT

    LAB

    仿真

    1

    引言

    M

    ATLAB

    中含有极为丰

    富的专用于控制

    工程与系统分析的函数

    ,

    已成为国际控制界应用

    最广的语言和工具

    为紧跟国际制冷行业的新变

    ,

    使以电子膨胀阀技术

    变频技术为代表的新

    型制冷控制技术发挥其优势

    ,

    M

    A

    TLAB

    控制

    工具箱引入制冷控制系统辅助设计势在必行

    [

    1]

    充分利用

    M

    ATLAB

    中的线性代数

    矩阵计算和

    数值分析等功能可为制冷控制系统的分析和设

    计提供可靠

    方便的支持

    ,

    为新型制冷自控元件

    与新

    型控

    制方法

    的结合

    提供一

    个强有

    力的工

    [2

    ]

    制冷系统中采用电子膨胀阀作为节流元

    ,

    可真正实现将计算机控制引入制冷循环中

    ,

    通过改变计算机侧电子膨胀阀的控制算法

    ,

    来达

    到恒定蒸发器过热度或最优过热度的目的

    [3

    ]

    本文针对电子膨胀阀控制陈列柜蒸发器过

    热度

    ,

    采用了离线辨识的方法建立了蒸发器过热

    度与电子膨胀阀输入脉冲之间的传递函数

    (

    采用

    常用的二阶纯迟延环节对象模型

    )

    ,

    讨论了

    PID

    自寻优算法在制冷系统蒸发器过热度控制回路

    中的应用

    ,

    并在

    M

    A

    TLAB

    中进行了仿真实现

    ,

    认为将

    M

    ATLAB

    程序设计引入制冷控制系统

    的设计与分析

    ,

    既可靠又可在工程应用中缩短控

    制系统的开发周期

    2

    控制对象数学模型

    在进行控制系统的仿真之前

    ,

    首先需要建立

    控制对象的数学模型

    ,

    有了数学模型

    ,

    就可综合

    各种合适的控制算法

    ,

    组成理想的控制系统

    文讨论制冷系统中电子膨胀阀的控制

    ,

    故需要建

    立蒸发器过热度与电子膨胀阀输入脉冲之间的

    传递函数

    总的来说

    ,

    建立数学模型有两种途径

    :

    一种是理论建模

    ,

    另一种是系统辨识

    理论建模

    时对于制冷系统的物理过程及化学过程需要有

    比较

    全面的了解

    ;

    同时还存在一些

    复杂的系统

    (

    如汽车空调制冷系统

    )

    ,

    人们对于它们的内部规

    律还不一定很清楚

    ,

    往往需要用系统辨识的方法

    才能最后解决

    系统辨识的方法是一种具有普遍

    55

    27

    8

    展开全文
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    d947885670caa8ebbc61cf2ef3f19c12.png

    本设计是基于STM32 BLDC直流无刷电机控制器设计,并附上原理图和源码等,供网友参考学习。源代码是基于免费开源CoOS(UCOS类似)操作系统上写的,在学习无刷电机的控制同时还能学习到操作系统的知识。同时提供用matlab的GUI编写的串口接收程序和开源的代码,实时接收速度和电流信息,便于PID测试,并且有CAN(TJA1050)接口。同时自己可以进行修改学习Matlab的GUI编程。

    STM32 BLDC直流电机控制器组成如下:

    1.STM32F103RB处理器 时钟72M Flash 64K RAM 20K

    2.MOSFET SUD35N05-26L 55V 35A Rds=0.02

    3. MOSFET驱动 IR2101S

    4.输入开发板电源参数: 电源 10到20V,最大电流 20A

    9ce33be56bc2f3b56e1884c4cd50b1c1.png

    电源及STM32 BLDC开发板无刷电机图片:

    31b48d9db52ce3e099b27a619a340f10.png

    软件资料包括如下:

    • 有无刷电机转速调节的PID程序(基于免费开源CoOS操作系统)
    • 自己做的Matlab GUI串口PID调试程序(开源,自己可以改进)
    • 自己以前做的STM32程序

    9ce33be56bc2f3b56e1884c4cd50b1c1.png

    电机运行时PID调节图:

    05a26f8b8e1fbdd7b6e32bde6741e87e.png

    无刷电机规格要求:

    • 额定电压 12V
    • 额定电流 2.26A
    • 额定转速 13027RPM

    STM32 BLDC直流无刷电机接口:

    • 黄色线: Vcc +5V
    • 灰色: GND
    • 棕色:霍尔S1
    • 蓝色:霍尔S2
    • 橙色:霍尔S3
    • 红色:A相
    • 黑色:B相
    • 绿色:C相

    STM32 BLDC开发板接口配置:

    1.无刷电机驱动

    2.串口通信接口

    3.CAN通信接口

    4.有AD接口能检测电压和电流

    5.两个按键和一个复位键

    6.一个LED

    7.JLINK调试接口

    STM32 BLDC开发板配件:

    • 交流220V转直流12V 6A电源  
    • 带霍尔无刷电机 12V 2.26A
    • STM32无刷电机驱动板
    展开全文
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