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学校代码： 10128 学 号： 201220107054

测控电路课程设计说明书

题 目：模拟PID调节器电路设计 学生姓名：张亚青 学 院：机械学院 系 别：测控系

专 业：测控技术与仪器 班 级：测控12-2 指导教师：徐永祥 徐刚

2015年 7月14 日

内蒙古工业大学课程设计说明书

摘 要

PID调节规律是自动控制系统中常见而典型的控制策略，其中模拟式PID器是最基本的实现手段与方式。它由比例、积分、微分三种基本电路所构成。根据不同的需求可构成比例（P）调节、比例积分（PI）调节、比例微分（PD）调节、比例积分微分（PID）调节电路。P调节的特点是有差调节，调节器动作快，对干扰能及时和有很强的抑制作用。I调节的特点是能消除静态偏差。D调节作用是超前的调节作用，有利于克服动态偏差。借助Multisim10仿真软件对P、PI、PD、PID调节电路以及调节功能选择电路单元作了功能上的仿真，圆满实现了对模拟式PID调节电路的研究。

关键词 比例；积分；微分；PID调节；仿真

Abstract

The regularity of PID is normal and typical strategy on auto-control. And the analog PID controller is the basic way to achieve the function of adjustment. The analog PID (Proportion Integration Differentiation) adjuster mainly consists three basic circuit of proportional, integral and differential circuit. Different combination of circuit may constitute some adjusters of different function, such as P adjuster, I adjuster, PI adjuster, PD adjuster and PID adjuster. The proportional adjustment is a differential regulator to adjust, to be fast, to interfere in and have strong inhibition. The features of I adjuster is that it can eliminate the steady state deviation. differential adjustment is the role of advancing time, it can overcome the dynamic deviation. With the assistant of Multisim10, It’s successful to made a simulation analysis.

keywords: Proportion; Integration; Differentiation; PID; Simulation

内蒙古工业大学课程设计说明书

目录

引言 ........................................................................ 4 第一章PID控制器的发展 ...................................................... 5

1.1历史发展： ........................................................... 5 1.2 现状评估： .......................................................... 5 1.3研究趋势 ............................................................. 5 第二章模拟PID调节器的设计 .................................................. 6

2.1模拟PID调节器的设计流程图 ........................................... 6

2.1.1传感器的选择 ................................................... 6 2.1.2 放大电路的选择 ................................................. 7

2.1.2.2测量放大电路的选择 ........................................ 7 2.1.3调制电路的选择 ................................................. 8 2.1.4 带通滤波器 ..................................................... 9

2.1.4.1定义 ...................................................... 9 2.1.4.2工作原理 .................................................. 9 2.1.4.3带通滤波器的设计 .......................................... 9 2.1.5解调电路 ...................................................... 10 2.2 输入电路 ........................................................... 10

可以看出，输入电路不但实现了偏差放大，而且实现了电平移动。 .......... 11 2.2.1 反相比例电路 ................................................. 11 2.3比例微分电路 ........................................................ 12 2.4比例积分电路 ........................................................ 13 2.5 输出电路 ........................................................... 14 第三章仿真电路图及其性能影响因素 ........................................... 15

3.1比例环节对控制性能的影响 ............................................ 15 3.2积分环节对控制性能的影响 ............................................ 16 3.3微分环节对控制性能的影响 ............................................ 16 结论 ....................................................................... 17 参考文献 ................................................................... 18 附表1:电路元件明细表 ...................................................... 19 附表2：控制仿真电路设计图 ................................................. 20