基于ARM的參數(shù)自整定PID調(diào)節(jié)器.pdf

1、比例-積分-微分(PID)是過(guò)程控制中最常使用的一種控制算法。由于PID控制算e法簡(jiǎn)單、在實(shí)際應(yīng)用中容易被理解和實(shí)現(xiàn)，因此它被廣泛應(yīng)用于化工、冶金、機(jī)械、熱工和輕工等過(guò)程控制系統(tǒng)中，許多高級(jí)控制大多是以PID控制為基礎(chǔ)的。但PID參數(shù)的整定一般需要經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員來(lái)完成，十分費(fèi)時(shí)耗力，加之實(shí)際系統(tǒng)千差萬(wàn)別，又有滯后、非線性等因素，使PID參數(shù)的整定有一定難度，許多PID調(diào)節(jié)器不能工作在令人滿意的狀態(tài)，因此研究自整定PID控制具有重

2、要意義。 論文第一章闡述了課題背景與意義，綜述了PID參數(shù)自整定技術(shù)的研究現(xiàn)狀。根據(jù)PID參數(shù)自整定在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題，提出了本文的主要工作。 論文第二章分析了常規(guī)的工程整定方法—Ziegler-Nichols整定法，該方法獲得的參數(shù)在有負(fù)載擾動(dòng)時(shí)存在較大誤差。文中分析得出誤差產(chǎn)生原因是由于負(fù)載擾動(dòng)作用下系統(tǒng)的不對(duì)稱輸出和不平衡周期直接導(dǎo)致的，針對(duì)該問(wèn)題，提出用滯環(huán)繼電反饋來(lái)抵消由負(fù)載擾動(dòng)所產(chǎn)生的不對(duì)稱性，從

3、而減小擾動(dòng)誤差，獲得更精確的辨識(shí)結(jié)果。在此基礎(chǔ)上，提出一種滯環(huán)繼電反饋辨識(shí)方法，利用多點(diǎn)頻率響應(yīng)得到對(duì)象的二階加滯后模型，然后設(shè)計(jì)了基于該模型的兩種PID參數(shù)自整定方法：直接綜合法和穩(wěn)定裕度法，仿真實(shí)驗(yàn)表明，兩種自整定方法都能使一般的被控對(duì)象具有很好的抗干擾性和控制性能，簡(jiǎn)單有效，適用于在線實(shí)時(shí)的工業(yè)過(guò)程控制。 論文第三章研究了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)自整定PID控制。常規(guī)PID參數(shù)自整定方法應(yīng)用于一般被控對(duì)象時(shí)，能夠獲得良好的控制效果

4、，但是在過(guò)程控制系統(tǒng)中，對(duì)于越來(lái)越復(fù)雜的被控對(duì)象，尤其當(dāng)對(duì)象發(fā)生變化或者突發(fā)大的外來(lái)擾動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)PID控制算法往往無(wú)法達(dá)到期望的控制效果。為解決此問(wèn)題，提出一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的微分先行PID參數(shù)自整定算法，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)間接的實(shí)現(xiàn)PID控制，使傳統(tǒng)PID控制能夠繼續(xù)發(fā)揮其在過(guò)程控制中的良好作用。由于RBF網(wǎng)絡(luò)是一種局部逼近網(wǎng)絡(luò)，在自適應(yīng)辨識(shí)PID參數(shù)時(shí)可以避免BP網(wǎng)絡(luò)存在的局部極小問(wèn)題。大量的仿真實(shí)驗(yàn)表明，該自整定調(diào)節(jié)器的跟蹤性能