基于内模控制原理的PID控制器设计

论文题目: 基于内模控制原理的PID控制器设计

论文类型: 硕士论文

论文专业: 控制理论与控制工程

作者: 赵辉

导师: 张国山

关键词: 内模控制,控制,参数整定,二自由度

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: PID控制是自动控制领域中产生最早,应用最广的一种控制方法。文中以论述PID参数先进整定方法开始,并且介绍了近几年得到的最新研究成果。接下来,从PID控制的结构形式、实际控制工程需求和实现条件分析了PID控制的独特优点和理论依据。在众多的PID调整方法中,本文选择了内模控制方法进行主要研究。根据等效反馈结构,将内模控制方法引入PID控制器的设计,得到PID参数的明确解析结果。针对典型的工业过程控制对象(一阶和二阶纯滞后过程)根据内模控制原理提出了一种PID控制器参数整定的新方法;针对一类不稳定时滞过程,采用双环控制结构,首先选取P控制器参数,使得广义对象(内环)稳定,然后按照内模控制原理设计外环控制器,并且针对这些模型提出了一种二自由度PID控制器的设计方法,所设计的控制器有两个可调参数,而且被调参数与系统的性能直接相关。可使系统同时具有良好的目标值跟踪特性和干扰抑制特性。仿真实验证明,这些方法不但有良好的鲁棒性,而且调节快速、参数整定方法简单,适合工程应用。最后文章对PID将来的发展进行了展望。

论文目录:

中文摘要

ABSTRACT

第一章 PID 控制综述

1.1 课题研究的历史背景和意义

1.2 PID 控制原理

1.3 PID 参数整定的方法

1.4 多变量PID 参数整定方法

1.5 非线性PID 参数整定方法

1.6 本文工作

第二章 PID 控制的理论依据

2.1 PID 控制器的基本结构形式

2.2 PID 设计的理论依据

2.2.1 二阶线性定常系统的PID 控制器设计

2.2.2 基于对象特征模型的PID 控制器的设计

2.3 总结

第三章内模控制

3.1 引言

3.2 内模控制基本原理

3.2.1 内模控制结构及其等价形式

3.2.2 内模控制的主要性质

3.2.3 内模控制器的实现问题

3.3 内模控制器的设计

3.4 基于IMC 的PID 参数的整定

3.5 内模控制的工业应用

3.5.1 一阶纯滞后过程的PID 参数

3.5.2 一阶不稳定过程的PID 参数

第四章一自由度IMC-PID 控制器设计

4.1 内模控制原理

4.2 基于IMC 原理整定PID 参数

4.2.1 一阶加纯滞后过程的内模PI 控制器设计

4.2.2 二阶加纯滞后过程的内模PID 控制器设计

4.2.3 一阶不稳定时滞过程的内模PID 控制器设计

第五章二自由度IMC-PID 控制器设计

5.1 二自由度内模控制原理

5.1.1 二自由度原理

5.1.2 二自由度IMC-PID 控制

5.2 二自由度IMC-PID 控制器参数的整定

5.2.1 一阶纯滞后过程的二自由度IMC-PID 控制器设计

5.2.2 二阶纯滞后过程的二自由度IMC-PID 控制器设计

5.2.3 不稳定过程的二自由度IMC-PID 控制器设计

第六章总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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基于内模控制原理的PID控制器设计

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