基于单片机的参数自整定PID控制器教学实验系统研究与开发

更新时间：2020-02-09 18:49:40 大小：13M 上传用户：songhuahua 查看TA发布的资源 标签：单片机 pid控制器 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

PID控制器因为结构简单、容易实现，并且具有较强的鲁棒性，因而被广泛应用于各种工业控制中。尽管已经出现多种先进控制方法，PID控制仍然在各种工业控制技术中占着主导地位。但是，一般的PID控制器参数必须由工程技术人员根据经验手动调节。这对于需要经常对PID参数进行调整的用户十分不方便，从而限制了PID控制器的使用。随着计算机技术的飞跃发展和人工智能技术渗透到自动控制领域，各种先进PID控制器参数整定方法层出不穷，给PID控制器参数整定的研究带来了无限活力和契机。自整定技术的发展一方面减轻了控制工程师现场调试的工作量，节省了大量的时间，另一方面也使整定的结果更加理想，并使一些复杂但是更加精细的设计方法得以应用于实际工业工程。然而很多先进的整定方法并没有像预期的那样产生完美的控制效果。这主要是因为被控对象的精确数学模型未知以及没有一个较好的算法能方便计算出匹配的PID参数。

同时，高等学校在进行PID控制的实践教学中也需要这样一种PID参数自整定的设备来进行演示，或者是让学生制作一个PID参数自整定的控制器。本文通过研究传统PID控制策略和自校正算法，将传统PID控制和自校正算法相结合，吸取两者优点，完成了PID自校正算法。该算法通过系统的输入输出信息估计出被控对象的数学模型，通过自校正算法计算出PID控制的参数，从而达到控制要求。用MATLAB软件完成计算过程，最后用Cygnal公司的C8051F020单片机完成了对被控对象辨识信号的输入和输出数据的采集系统和PID参数自整定控制器的设计与实现。

本文主要内容如下:

①通过对各种PID控制参数自整定方法的研究，了解到需要辨识被控对象的数学模型才能更方便的计算出PID控制器的参数。通过对各种辨识方法的研究，选择用最小二乘法对被控对象的数学模型进行辨识。辨识的内容包括对被控对象输入伪随机信号阶数的确定，以及辨识的方法和步骤。

②通过对各种PID参数自整定方法的对比和研究，在自校正算法的基础上，和传统的PID控制器形式相结合，得出PID控制器形式的自校正算法。能根据辨识出的被控对象数学模型和需要完成的控制要求，计算出自校正PID控制器的控制参数。

③完成由单片机C8051F020...