1、基于MATLABPID恒溫控制器基于MATLABPID恒溫控制器系統方案選擇 傳統的電加熱溫度控制具有升溫單向性、時滯性、大慣性和時變性的特點，很難用數學方法建立精確的模型并確定參數。應用傳統的建模電路控制方法，由于電路復雜，器件太多，往往很難達到理想的控制效果。由于無法用精確的數學方法建立模型并確立參數，本設計采用PID控制。 基于MATLABPID恒溫控制器PID控制建模 優點：不需了解被控對象精確的數學模型,只需在線根據系統誤差及誤差的變化率等簡單參數, 經過經驗進行調節器參數在線整定, 即可取得滿意的結果, 具有很大的適應性和靈活性。 數學表達: 傳遞函數：基于MATLABPID恒溫控

2、制器PID系統框圖 設計PID控制器也就是確定其比例系數Kp、積分系數T i和微分系數T d, 這三個系數取值的不同, 決定了比例、積分和微分作用的強弱?；贛ATLABPID恒溫控制器被控系統的建模 1.制熱系統 使用最大信號去控制系統，知道穩定后，是溫度無法再上升時，此時就會出現系統制熱曲線 通過對曲線的分析，我們可以構建與它相似的傳遞函數模型根據溫控系統，設K=2，L=3，T=13。由此，可以構建其傳遞函數 2.期望對輸入值能夠達到預期的溫度值，并且使其最大百分比超調量不能高于60%，同時也要滿足穩態誤差不能高于5% 1)s (TsKeGLssesG31132) s (基于MATLABP

3、ID恒溫控制器MATLAB的的Ziegler-Nichols算法算法PID控制器設計控制器設計 1.簡介：Ziegler-Nichols算法是由John Ziegler和Nathaniel Nichols發明的，是著名的回路整定技術使得PID算法在所有應用在工業領域內的反饋控制策略中是最常用的。 2.特點：在參數設定中，處于經驗和計算法之間的中間方法。這種方法可以為控制器確定非常精確的參數，在此之后也可進行微調。 3.步驟：（1）構建閉環控制回路，確定穩定極限。（穩定極限是由P元件決定的。當出現穩態振蕩時就達到了這個極限。產生了臨界系數Kpcrit和臨界振蕩周期Tcrit。）（2）根據公式計算

4、控制器參數?；贛ATLABPID恒溫控制器Ziegler-Nichols算法參數確定算法參數確定 1.獲取獲取Ziegler-Nichols頻域參數頻域參數 Ziegler-Nichols經驗公式表 由于我們的實驗是從階躍響應角度分析的，所以使用此方法發時，首先我們要通過實驗獲取實驗對象的階躍響應，同時獲得K，L和T參數值，我們可以通過表中的Ziegler-Nichols經驗公式表來確定P，PI，PID控制的參數。 基于MATLABPID恒溫控制器 對于參數K，L和T可以由系統的階躍響應函數圖像確定的，具體細節如圖所示 由于我們已經構建了一個階躍響應函數，可以直接確定K，L和T的值K=2，T

5、=13，L=3。 基于MATLABPID恒溫控制器 在確定了K，L和T的值后，就要開始設計函數來實現PID控制參數的計算。于是使用MATLAB設計了一個函數來實現這個功能（源代碼見報告P8-9)。函數的調用格式為： Gc,Kp,Ti,Td=zn01(PID,vars)其中PID是矯正類型，當PID=1是，為計算P調節器的參數；當PID=2時，為計算PI調節器的參數；當PID=3時，為計算PID調節器的參數。輸入量vars為帶延遲慣性環節模型的KTL，已知三參數：K=vars（1）；T=vars（2）；tau=vars 輸出量Gc為矯正器的傳遞函數，Kp為矯正器的比較系數；Ti為矯正器積分時間常

6、數；Td為矯正器的微分時間常數。 基于MATLABPID恒溫控制器P、PI、PID調節器控制比較調節器控制比較 1.未加PID調節系統 運行結果 分析：系統的穩態誤差遠遠大于5%，所以未加PID調節的系統明顯是不符合我們期望的要求的。 基于MATLABPID恒溫控制器 2.加入P調節系統 運行結果： 分析：相對于未調節的曲線，P調節系統能很快達到峰值并穩定下來，雖然穩條誤差減少了但依然不滿足要求。 基于MATLABPID恒溫控制器 3.加入PI調節系統 運行結果： 分析：經過PI調節后系統已經滿足了我們的最初的要求，穩態誤差幾乎為零，而且反應很快。 基于MATLABPID恒溫控制器 3.加入P

7、ID調節 運行結果 分析：經過PID調節后的系統能夠很快的響應，并且很快的達到穩態，但最大百分比超調量較大。 基于MATLABPID恒溫控制器系統調節總體比較 我們可以看到四種曲線，隨著調節不斷的加深系統的除了PI和P調節峰值時間一樣，峰值時間是逐漸減少的。穩態誤差也不斷減小，但是最大百分比超調量不斷加大，這也反應了PID調節的一個巨大的缺陷。 基于MATLABPID恒溫控制器PID調節的調節的Simulink仿真仿真 1、PID控制仿真控制仿真 控制流程圖基于MATLABPID恒溫控制器 示波器顯示結果基于MATLABPID恒溫控制器 2、抗干擾能力測試、抗干擾能力測試 在PID控制系統穩定后，我們在信號源處加一個脈沖干擾信號來檢測系統的穩定性是否達到要求。 干擾