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安阳师范学院本科学生毕业论文

基于MATLAB的先进PID算法研究

作 者 系（院） 物理与电气工程学院 专 业 电气工程及自动化 年 级 2011 级 学 号

指导教师 高 相 铭

日 期 2015年5月

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学生诚信承诺书

本人郑重承诺：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得安阳师范学院或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

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论文使用授权说明

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基于MATLAB的先进PID算法研究

温 峰

（安阳师范学院 物理与电气工程学院 河南 安阳 455002）

摘 要： 本文选取积分分离、变速积分和不完全微分三种非标准PID控制算法为代表，简要介绍了先进PID控制算法的原理及实现过程，阐述了常规PID控制算法的局限性，并分析了几种先进PID控制与常规的PID控制的不同。实验验证主要采用MATLAB仿真的方式，使用M语言编程实现各种PID控制进行对比，论证先进PID控制较常规PID控制的优越性。

关键词： PID控制；数字控制；饱和现象；

1引言

PID控制是最早发展起来的控制策略之一，由于其算法简单、鲁棒性好和可靠性高的显著优点而广泛应用于过程控制和运动控制中，在工业控制领域中占有非常重要的地位。 随着科技进步，人们对控制品质要求也越来越高。在实际生产现场中，由于受到参数整定方法的限制，常规PID控制器往往整定不良、性能欠佳，对运行工况的适应性很差，这就极大的限制了传统PID控制器的应用。计算机在控制系统中的应用使这种状况有所改变。为了不断满足工业过程控制的各种要求，人们不断利用计算机对PID控制器的算法进行改进，而对常规PID控制算法的改进就称之为先进PID。 2 常规PID控制

PID控制系统主要由被控对象和控制器两部分组成。PID控制的过程为：控制系统将输入值与输出值做差，得到系统偏差，对偏差进行比例、积分和微分运算，再将处理后结果相加得到总控制量，再对被控对象进行控制，构成PID控制器。PID控制是基于对偏差“过去”、“现在”和“未来”信息估计的一种线性控制算法。常见模拟PID控制系统如图

比例 r(t) +微分 － 积分 +被控对象 +c(t) 2-1所示。

图2-1 PID控制方框图 图2-1中，PID控制器的输出u?t?是系统误差e?t?分别经过各环节处理后线性组合的关

系，表达式如下:

u?t??Kp?e?t????1Tide?t?? (2-1) ?0e?t?dt?Tddt??t其传递函数形式通常为:

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