大连理工大学城市学院控制系统仿真课程设计
专业：自动化姓名：许杰学号：201216093班级：自动化1203班完成日期：2014年12月27日
f控制系统仿真课程设计：基于Simuli
k的PID控制算法研究
基于Simuli
k的PID控制算法研究
1PID控制器介绍
当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。测量关心的是被控变量的实际值，与期望值相比较，用这个偏差来纠正系统的响应，执行调节控制。在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制是最早发展起来方法之一。由于其结构简单，应用中参数整定方便，因此在工业控制中得到广泛的应用。事实上，当今应用的工业控制器中，有半数以上是采用PID或变形PID控制方案的，其中包括传统的模拟式PID控制和近年来微处理器实现的数字PID控制器。
PID控制器（比例积分微分控制器）是一个在工业控制应用中常见的反馈回路部件，由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成。这个理论和应用的关键是，做出正确的测量和比较后，如何才能更好地纠正系统。PID（比例（proportio
）、积分（i
tegratio
）、微分（differe
tiatio
））控制器作为最早实用化的控制器已有近百年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。PID控制器由比例单元（P）、积分单元（I）和微分单元（D）组成。其输入et）与输出ut）的关系为utkpet1TI∫etdtTDdetdt式中积分的上下限分别是0和t。因此它的传递函数为：GsUsEskp11TIsTDs其中kp为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数。
2PID控制原理
PID（比例积分微分）控制器是目前在实际工程中应用最为广泛的一种控制策略。PID算法简单实用，不要求受控对象的精确数学模型。
图1典型PID控制结构连续系统PID控制器的表达式如下
（1）
式中KP，KI和KD分别为比例系数，积分系数和微分系数，分别是这些运算的加权系数。
2
f控制系统仿真课程设计：基于Simuli
k的PID控制算法研究
PID控制器的数学表达式为
ut

K
p
et

1Ti
t
0etdtTd
detdt


（2）
对式（1）进行拉普拉斯变换，整理后得到连续PID控制器的传递函数为
GCs
KP

KIs
KDs

K
P
1

1TIs
TDs
（3）
显然KPKI和KD这3个参数一旦确定（注意），PID控制器的性能r