基于pid的炉温控制系统设计与仿真

基于pid的炉温控制系统设计与仿真内容摘要：

e  dTtde)( T nene )1()(  t dtte0 )(    nini ieTTie 00 )()( 表 模拟 PID控制规律的离散化 二、数字 PID 控制器的差分方程  000)()()()1()()()()(unununuuneneTTieTTneKnuDIPniDIP   （ 23） 式中 )()( neKnu PP  称为比例项 niIPI ieTTKnu0 )()( 称为积分项  )1()()(  neneTTKnu DPD 称为微分项 三、常用的控制方式 P 控制 0)()( ununu P  PI 控制 0)()()( unununu IP  PD 控制 0)()()( unununu DP  PID 控制 0)()()()( ununununu DIP  四、 PID 算法的两种类型 位置型控制   00 )1()()()()( uneneTTieTTneKnu ni DIP   （ 24） 增量型控制    )2()1(2)()()1()()1()()(neneneTTKneTTKneneKnununuDPIPP （ 25） PID 算法的程序流程 一、 增量型 PID 算法的程序流程 增量型 PID 算法的算式 5 )2()1()()( 210  neaneaneanu （ 26） 式中 )1(0 TTTTKa DIP ， )21(1 TTKa DP ，TTKa DP2 （ 27） 增量型 和位置型 PID 算法的程序流程 ，如图 所示 图 增量型和位置型 PID算法的程序流程 二、位置型 PID 算法的程序流程 位置型的递推形式 )2()1()()1()()1()( 210  neaneaneanunununu （ 28） 位置型 PID 算法的程序流程 只需在增量型 PID 算法的程序流程基础上增加一次加运算Δu(n)+u(n1)=u(n)和更新 u(n1)即可。 三、对控制量的限制 控制算法总是受到一定运算字长的限制 执行机构的实际位置不允许超过上 (或下 )极限 maxmin)()(unuunu m axm axm inm in)()()(unuunuuunu 微分先行 PID 控制器 一、 微分先行 PID 控制算法的基本原理 微分先行是把对偏差的微分改为对被控量的微分，这样，在给定值变化时，不会产生输出的大幅度变化。 而且由于被控量一般不会突变，即使给定值已发生改变，被控量也是缓慢变化的，从 而不致引起微分项的突变。 微分项的输出增量6 为  )1()()(  ncTTKnu DPD （ 29） 相对于普通 PID控制算法来说 PID算法的实质是将微分运算提前进行。 微分运算有两种结构 (a)所示(b)所示。 (a)对输出量先行微分 PID算 （ b）对偏差量先行微分 PID算法 如图 (a)所示 (b)展示的结构是对偏差值先行微分PID 控制。 而通常所说的“微分先行” PID 主要是指第一种方式。 电阻炉系统数学模型的建立 通常电阻炉的温度控制可用以下模型定性描述  20dXT X K V tdt    （ 210） 式中： X电阻炉内温升 (指炉内温度与室温温差 )； 7 K放大系数； 0 纯滞后时间； t加热时间； T时间系数； V控制电压 理论分析和实验结果表明 :电加热装置是一个具有自平衡能力的对象，可用二阶系统纯滞后环节来描述。 然而，对于二阶不振荡系统，通过参数辨识可以降为一阶模型。 因而一般可用一阶惯性滞后环节来描述温控对象的数学模型。 所以，电阻炉温度模型的传递函数为 () 1sKeGS TS   （ 211） 其中， K， T，  分别为对象模型的静态增益、纯滞后时间常数和惯性时间常数， s为复变量。 l)静态增益 K 放大系数 K又称为放大系数，是被控对象重新达到平衡状态时的输出变化量和输入变化量之比，它是不随时间变化的量。 在相同的输入变化作用下，被控对象的 K越大，输出变化量就越大，即输入对输出的影响越大，被控对象的自身稳定性越差。 反之， K 越小，被控对象的稳定性就越好。 2)滞后时间 T 在过程控制中，很多被控对象在受到输入变量的作用以后，其被控量并不立即发生改变，而是经过一定时间才发生变化，这就是滞后现象，滞后时间下是描述这种现象的动态参数。 3)时间常数  时间常数  反映了被控对象受到输入作用以后，输出变量达到新稳态值的快慢，它决定了整个动态过程的长短，是被控对象的动态特性参数。 8 第三章 GUI 图形用户界面设计 MATLAB 的 GUI 的界面设计 MATLAB。