PID控制技術(shù)的研究進(jìn)展和數(shù)字PID控制算法仿真資料研究

　　PID控制是最早發(fā)展起來(lái)的控制策略之一，由于其算法簡(jiǎn)單，魯棒性好和可靠性高，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制，尤其用于可簡(jiǎn)歷精確數(shù)學(xué)模型的確定性控制系統(tǒng)。而實(shí)際生產(chǎn)過程往往具有非線性、時(shí)變不確定性，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用常規(guī)PID控制器不能達(dá)到理想的控制效果。為了達(dá)到使PID控制能適應(yīng)復(fù)雜的工況和高指標(biāo)的控制要求，人們對(duì)PID控制進(jìn)行了改進(jìn)，出現(xiàn)了各種新型PID控制器，對(duì)于復(fù)雜對(duì)象，其控制效果超過常規(guī)PID控制。

　　本文介紹了PID控制技術(shù)的研究進(jìn)展。分析了傳統(tǒng)的模擬和數(shù)字PID控制算法，并對(duì)傳統(tǒng)的PID控制算法進(jìn)行微分項(xiàng)和積分項(xiàng)的改進(jìn)，仿真研究了幾種比較普遍運(yùn)用的方法，包括積分分離PID控制算法、抗積分飽和PID控制算法、不完全微分PID控制算法、微分先行PID控制算法等。并在研究先進(jìn)控制算法的基礎(chǔ)上，將模糊控制與PID控制結(jié)合，實(shí)現(xiàn)模糊PID控制，利用模糊推理方法實(shí)現(xiàn)對(duì)PID參數(shù)的在線自整定。最后，根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況，從系統(tǒng)的性能指標(biāo)出發(fā)，針對(duì)實(shí)際控制對(duì)象，選擇合適的PID控制算法，并用Matlab與Simulink軟件進(jìn)行仿真及研究，結(jié)果表明系統(tǒng)的控制效果良好。

　　PID控制器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、控制效果好、魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)，是迄今為止最穩(wěn)定的控制方法之一。它所涉及的參數(shù)物理意義明確，理論分析體系完整，并為工程界所熟悉，因而在工業(yè)過程控制中得到了廣泛應(yīng)用，尤其適用于可建立精確數(shù)學(xué)模型的確定性系統(tǒng)。

　　然而實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過程中，許多被控過程機(jī)理復(fù)雜，具有高度非線性、時(shí)變不確定性和純滯后等特點(diǎn)。在噪聲、負(fù)載擾動(dòng)等因素的影響下，過程參數(shù)甚至模型結(jié)構(gòu)均會(huì)隨時(shí)間和工作環(huán)境的變化而變化。常規(guī)PID控制器參數(shù)往往整定不良、性能欠佳，對(duì)運(yùn)行工況的適應(yīng)性很差。這就要求在PID控制中，不僅PID參數(shù)的整定不依賴于對(duì)象數(shù)學(xué)模型，并且PID參數(shù)能夠在線調(diào)整，以滿足實(shí)時(shí)控制的要求。

　　從實(shí)際需要出發(fā)，對(duì)數(shù)字PID控制算法進(jìn)行仿真研究，得到一種好的數(shù)字PID控制算法，不僅可以減少操作人員的負(fù)擔(dān)，還可以使系統(tǒng)處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。因此，對(duì)數(shù)字PID控制器的仿真及研究具有重要的實(shí)際意義。

　　隨著微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字智能式控制器的實(shí)際應(yīng)用，自動(dòng)整定技術(shù)已經(jīng)變成了現(xiàn)實(shí)，適應(yīng)了復(fù)雜的工況和高指標(biāo)的控制要求。同時(shí)，隨著現(xiàn)代控制理論（諸如智能控制、數(shù)字PID的改進(jìn)和模糊控制技術(shù)等）研究和應(yīng)用的發(fā)展與深入，為控制復(fù)雜無(wú)規(guī)則系統(tǒng)開辟了新途徑。它們是傳統(tǒng)控制發(fā)展的高級(jí)階段，生要用來(lái)解決那些傳統(tǒng)方法難以解決的控制對(duì)象參數(shù)在大范圍變化的問題。

　　近年來(lái)，智能控制無(wú)論是理論上還是應(yīng)用技術(shù)上均得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，隨之不斷涌現(xiàn)將智能控制方法和常規(guī)PID控制方法融合在-起的新方法，形成了許多形式的智能PID控制器。它吸收了智能控制與常規(guī)PID控制兩者的優(yōu)點(diǎn)。首先，它具備自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織的能力，能夠自動(dòng)辨識(shí)被控過程參數(shù)、自動(dòng)整定控制參數(shù)、能夠適應(yīng)被控過程參數(shù)的變化;其次，它又具有常規(guī)PID控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、魯棒性強(qiáng)、可靠性高、為現(xiàn)場(chǎng)工程設(shè)計(jì)人員所熟悉等特點(diǎn)。正是這兩大優(yōu)勢(shì)，使得智能PID控制成為眾多過程控制的一一 種較理想的控制裝置。