基于组态王、EXCEL和MATLAB的PID自整定仿真软件
基于MATLAB模糊自整定PID控制器的设计与仿真
ｎｑ知 ｌ表， 和榄糊避辑的 则推理 为珊 ｌ 沱壤础．采用讣雄
与 。均成取大螳 ，同时 为避免 系统 在矬定 值附近 ｍ脱掀
机拄 制技 术构 ｊ戊的一种 具钉 厦馈通 道的闭环数 ≯控制系统 雠糊控制脲理 土坚包括 雎Ｉｐ的模糊 鲢化处理 、摸糊 摊 制脱 ｌｌｌＪ、模蝴决策 、０：模糊化处理 等环竹组成的馁糊控 捌 ；｝＝ ｌ｝
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脚 Ｉ 榄蝴 ＰＩＤ控 制吊龇 · 拘罔
化 这 种恃税 下．１采用 常规 ＰＩＤ捕制器雕以获樽满意舳 控制效 ．『ｆｌｊ模糊杜制 依赖被拄卅 象精确的数学 模 ． 是在总童ｌ Ｊｉ拇作 始ｊＩ禽玷础 ｌ 炎现 自动控制的一种手段。本文 应 用模糊推删ｌ的方法实现时 ＰＩＤ参数的在线 自动档定 ，弹 依 此 殳计ｌｆ１ －般挎｛ｌ｝ｌｊ系统 的模糊参数 一憔定 ＰＩＤ控制器 齄千。ＭＡＴＬＡＢ的仿真结 槊丧ｆ蝣，与常舰 ＰＩＤ控制 系统相 比，改泄仆能 挟得 世优 的舟榨性 和动、静态性及县有 良好 旧ｍ ＆ｍ Ｉ：
表 ２ Ｋ．模 糊 规 则 表
ＮＢ ＮＭ ＮＳ Ｏ ＰＳ ＰＭ ＰＢ
ＮＢ ＮＢ Ｎ Ｂ ＮＭ ＮＭ Ｏ Ｏ
ＮＢ ＮＢ ＮＭ ＮＭ ＮＳ Ｏ Ｏ
ＮＭ ＮＭ ＮＳ ＮＳ Ｏ ＰＳ ＰＳ
ＮＭ ＮＳ ＮＳ Ｏ Ｐｓ ＮＭ ＰＭ
１， Ｏ，Ｋ，ｔ＝１。
在 调 试 中 ，可 以 知 道 ：模 糊 控 制 器 输 入 变 量 的 量 化 因 子 、 对 控 制 系统 的动 态 性 能 影 响较 大 ， 选 得 较 大 ， 系统 的 超 调 较 大 ，过 渡 时 间较 长 。 选 得 较 大 ，超 调 减 小 ，并且 越 大系统超调越小 ，但系统 的响应速度 会变 慢 。实 际 ，量 化 因 子 和 二 者 之 间 也 相互 影 响 。
基于Matlab与组态王的智能控制实验平台设计
基于Matlab与组态王的智能控制实验平台设计盖文东;张宁;张婧;高宏岩【摘要】该文针对现在智能控制教学中缺乏实践环节的问题,设计了基于Matlab 与组态王的智能控制实验平台.该实验平台利用Matlab完成智能控制闭环仿真,并通过OPC技术与组态王进行实时数据通信,实现了对实验过程的动态监控.以基于模糊自适应的直流电动机转速-电流双闭环运动控制为例说明了该实验平台的设计过程,并将该控制算法与经典PID控制算法进行仿真比较以验证其有效性.应用效果表明,该实验平台能够直观、形象地展示实验结果,满足智能控制实验教学的要求,并且便于学生根据自己的需求进行二次开发.【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2017(015)004【总页数】4页(P156-159)【关键词】智能控制;模糊自适应;组态王;OPC;运动控制系统【作者】盖文东;张宁;张婧;高宏岩【作者单位】山东科技大学电气与自动化工程学院,山东青岛266590;山东科技大学电气与自动化工程学院,山东青岛266590;山东科技大学电气与自动化工程学院,山东青岛266590;山东科技大学电气与自动化工程学院,山东青岛266590【正文语种】中文【中图分类】TP273.4智能控制是近年来发展起来的一门前沿交叉学科，是自动化及相关专业方向的一门专业选修课[1]。
但因在教学过程中缺乏能够锻炼学生实践能力的实验设备，学生只注重了理论知识的学习，没有达到较好的教学效果。
为此，本文以直流双闭环运动控制实验为例，建立基于Matlab与组态王的智能控制实验平台，用于学生的实验教学。
转速、电流双闭环控制直流调速是运动控制教学中一种典型的实验[2-4]，目前学校运动控制实验设备主要采用天煌教仪DJDK-1型，该实验设备价格昂贵而且该设备采用传统PI串级控制算法，实验中最大的困难是PI参数的整定，本文设计的实验平台可实现转速PI参数[5-9]的自整定。
并利用OPC技术实现Matlab与组态王的数据通信，在组态王中设计监控界面，利用组态王较好的人机互动界面实现对控制系统实时监控[10]。
基于MATLAB的模糊自整定PID参数控制器的设计与仿真
２模糊自整定ＰＩＤ参数控制策略与 整定原则
杨咏梅：硕士研究生
国家自然科学基金资助项目（Ｇ０５０１０８０１６０３０２００１） 电话：０１０－６２１３２４３６．６２１９２６１６（Ｔ／Ｆ）
４模糊自整定ＰＩＤ参数控制系统仿真
０
０．５
Ｉ．０
１ ５ ２０
２５
３０
（２）输出ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ的隶属函数曲线
图２隶属函数曲线图
（３）模糊控制规则表
根据上述的ＰＩＤ参数整定原则及专家经验，可以
列出输出变量ＫＰ、ＫＩ、ＫＤ的控制规则如表１－３所
示。 ３．２模糊控制器的编辑
在ＳＩＭＵＬＩＮＫ环境对图１所示的模糊自整定ＰＩＤ 参数控制系统编辑，得到如图３所示的系统仿真框 图。在系统仿真时，我们选择被控对象的传递函数为： Ｇ（ｓ）＝ｌ／（２Ｓｚ＋３ｓ＋１）。然后按ＳＩＭＵＬ］ＮＫ仿真的正确步骤 选择计算步长、模拟示波器Ｘ／Ｙ轴参数等进行仿真运 算。
ｂ模糊控制器的控制规则对模糊自整定ＰＩＤ参数 控制系统中的参数影响较大。这将直接影响系统的调 节效果．应对模糊控制器的ＦＩＳ规则语句的权值和控 制规则表作适当的修改和调整。
图４ ＰＩＤ控制系统响应曲线 图５模糊自整定ＰＩＤ参数控制系统响应曲线
ｃ．采用Ｆｕｚｚｙ和ＰＩＤ复合控制的算法，系统的响 应速度加快、调节精度提高、稳态性能变好，而且没有 超调和振荡．具有较强的鲁棒性。这是单纯的ＰＩＤ控 制难以实现的，它的一个显著特点就是在同样精度要 求下，系统的过渡时间变短，这在实际的过程控制中 将有重大的意义。
基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真
基于MATLAB的PID控制器参数整定及仿真摘要: PID控制器结构和算法简单应用广泛，但参数整定方法复杂，通常用凑试法来确定。
文中探讨利用MATLAB实现PID参数整定及仿真的方法，并分析、比较比例控制、比例积分控制和比例微分控制，探讨了Kp, Ti, Td 3个参数对PID 控制规律的影响。
关镇词: MATLAB ; PID控制器;参数整定;仿真Parameter tuning and emulation of PID controller based on MATLAB Ahstratct; The control structure and algorithm of PID is easy and widely applicable，but its setting meth-ods of parameter are multifarious. Generally utilize guessing and trying to fix. This artical is convenient to tune PID parameters and emulate through MATLAB experiment. Analyze and compare the proportion control, the proportion integral control and the proportion differential control. Discuss the influence of three parameters KP ，Ti and Td to the PID control rules.Key words ; MATLAB;PID controller; parameter tuning; emulation引言PID控制器又称为PID调节器，是按偏差的比例P( Proportional )、积分I(Integxal)、微分D ( Differential orDerivative)进行控制的调节器的简称，它主要针对控制对象来进行参数调节。
智能控制基于组态王和MATLAB的模糊PID控制的应用
1.1 内容摘要：为了充分利用组态王良好的可视化界面功能与MATLAB强大的数值分析和控制系统仿真功能的各自优势来实现更好的工业控制，本文利用了一种编写MATLAB的S函数来实现组态王与MATLAB的动态数据交换(DDE)的方法，运用组态软件生成复杂友好的交互式人机界面(HMI)，MATLAB的模糊控制工具箱完成模糊PID控制算法的运算，这样充分发挥二者优势，使得用户能够方便快捷地开发出复杂算法的控制系统，并将Mailab所附带的工具箱Fuzzy助gicTooIBox和Simulink有机地结合起来进行系统仿真，结果证明该方法具有良好的控制效果，效率高，通用性强，更换仿真模型中的控制算法模块就可实现各种复杂的工业控制过程，这大大增强了组态王的实时监控功能。
1.2 内容简介：近年来，随着计算机技术及应用的飞速发展，各个领域对自动控制系统控制精度、响应速度、系统稳定性与适应能力的要求越来越高，所研究的系统也日益复杂多变。
然而在工业生产和其他领域中，由于被控对象常具有非线性、不确定性及参数时变等复杂因素，难以建立被控对象的简单精确的模型，因而给控制系统的设计带来了极大的困难。
模糊控制在一定程度上模仿了人的控制，它不需要有准确的控制对象模型，这种控制方法既可用于简单的控制对象也可用于复杂的对象。
因此，模糊控制系统在工业控制中获得了广泛的应用。
组态软件作为一个开放型的通用工业监控系统，支持工控行业中大部分国内常见的测量控制设备，并遵循工控行业的标准采用开放接口提供第三方软件的连接(DnE/oPe/Ae皿vEE等)〔4]，用户无须熟悉复杂的通信协议源代码、无须编写大量的图形生成、数据统计处理程序代码就可以方便快捷地进行画面开发、简单的程序编写、函数调用、设备连接。
但其缺点是计算能力不强，难以实现复杂的控制算法。
而MATLAB(Matri、Laboratory)应用软件拥有丰富的多学科工具箱、强大的工程计算和图像图形处理功能。
基于Matlab的模糊自整定PID控制器仿真研究
在 PID 控制器参数模糊自整定系统中，把偏差 ef 和偏差变化率 ef 作为输入，通过模糊推理的方法，可 以实现 PID 参数 ef 和 ef 不同时刻自整定需求。便构 PID 控制器参数自整定，参数模糊自整定如图 1 所示。
Figure 1. Fuzzy self-tuning PID controller structure 图 1. 模糊自整定 PID 控制器结构
对于两输入( ef 和 ef )和控制器三输出( kp ， ki ， kd )都采用如下模糊集： {负大，负中，负小，零，正小，正中，正大}，用英文字头缩写为{NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}，其
中 ef 和 ef 的论域为[−3, −2, −1, 0, 1, 2, 3]， kp ， ki ， kd 的论域为[−6, −4, −2, 0, 2, 4, 6]，隶属函数曲线见图 2。
袁静雨 等
NB
NB
NM
NS
NS
ZO
ZO
NB
NM
NS
NS
ZO
PS
PS
NM
NM
NS
ZO
PS
PM
PM
PS
NS
ZO
PS
PS
PM
PB
ZO
ZO
PS
PS
PM
PB
PB
ZO
ZO
PS
基于Matlab参数自整定PID控制器的设计与仿真
《自动化技术与应用》２００９年第２８卷第１期Techniques of Automation & Applications | 31工业控制与应用Industry Control and Applications基于Matlab 参数自整定PID 控制器的设计与仿真王勃群１，蔺小林２，汪 宁１（１．陕西科技大学，电气与信息工程学院，陕西 西安 ７１００２１；２．陕西科技大学理学院，陕西 西安 ７１００２１）摘 要：本文针对常规ＰＩＤ控制器不能在线进行参数自整定的问题，结合模糊控制技术，提出了一种模糊自整定ＰＩＤ参数的方法，并利用Ｍａｔｌａｂ的模糊控制工具箱以及Ｓｉｍｕｌｉｎｋ对其进行了仿真，结果表明设计的自整定ＰＩＤ模糊控制器具有控制精度高，超调小，动态性能好的特性。
关键词：模糊控制器；Ｍａｔｌａｂ；温度控制；参数自整定中图分类号：ＴＰ２７３．２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３－７２４１（２００９）０１－００３１－０４Matlab-Based Auto-Tuning PIDWANG Bo-qun 1, LIN Xiao-lin 2, WANG Ning 1(1. Electrical & Information Engineer College of Shaaxi University of Science &Technology Xi’an 710021 China;2. Faculty science college of Shaaxi University of Science &Technology Xi’an 710021 China)Abstract: This paper presents a fuzzy auto-tuning method for the PID controller. Simulation with the fuzzy control toolbox of theMATLAB is also presented.Keywords: fuzzy controller; matlab; temperature control; parameters auto-tuning收稿日期：２００８－０７－１８１ 引言在控制系统里，如果难以获得被控制对象的数学模型，或者被控对象是个比较复杂的非线性、时变而且又有大的滞后的系统，一般的ＰＩＤ控制难以达到预期的效果，而模糊控制技术在复杂、大滞后、难以建立精确数学模型的非线性控制过程中表现出了优越的性能。
控制系统pid参数整定方法的matlab仿真
控制系统PID参数整定方法的MATLAB仿真1. 引言PID控制器是一种常见的控制算法，广泛应用于自动控制系统中。
其通过调节三个参数：比例增益（Proportional gain）、积分时间常数（Integral time constant）和微分时间常数（Derivative time constant），实现对被控对象的稳态误差、响应速度和稳定性等性能指标的调节。
PID参数的合理选择对控制系统的性能至关重要。
本文将介绍PID控制器的经典整定方法，并通过MATLAB软件进行仿真，验证整定方法的有效性。
2. PID控制器的整定方法2.1 手动整定法手动整定法是根据经验和试错法来选择PID参数的方法。
具体步骤如下：1.将积分时间常数和微分时间常数设为零，仅保留比例增益，将比例增益逐渐增大直至系统产生较大的超调现象。
2.根据超调响应的情况，调整比例增益，以使系统的超调量接近所需的范围。
3.逐步增加微分时间常数，观察系统的响应速度和稳定性。
4.增加积分时间常数，以减小系统的稳态误差。
手动整定法的优点是简单易行，但需要经验和反复试验，对控制系统要求较高。
2.2 Ziegler-Nichols整定法Ziegler-Nichols整定法是一种基于试探和试错法的自整定方法，该方法通过调整系统的输入信号，观察系统的输出响应，从而确定PID参数。
具体步骤如下：1.将I和D参数设为零，仅保留P参数。
2.逐步增大P参数，直到系统的输出出现大幅度的振荡。
3.记录下此时的P参数值，记为Ku。
4.根据振荡的周期Tp，计算出系统的临界增益Kc = 0.6 * Ku。
5.根据系统的类型选择相应的整定法则：–P型系统：Kp = 0.5 * Kc，Ti = ∞，Td = 0–PI型系统：Kp = 0.45 * Kc，Ti = Tp / 1.2，Td = 0–PID型系统：Kp = 0.6 * Kc，Ti = Tp / 2，Td = Tp / 82.3 Cohen-Coon整定法Cohen-Coon整定法是基于频域曲线拟合的方法，主要应用于一阶和二阶系统的整定。