PID控制器参数整定方法及应用PDF格式文档图书下载

1概述 1

1.1 PID控制器的发明及发展历程 1

1.2 PID控制器参数整定方法研究综述 3

1.2.1 基于被控过程数学模型的PID控制器参数整定方法研究 4

1.2.2 基于被控过程动态响应特征的PID控制器参数整定方法研究 5

1.2.3 基于闭环控制响应特征的PID控制器参数整定方法研究 6

1.2.4 基于智能优化算法的PID控制器参数整定方法研究 6

1.2.5 基于标准传递函数的PID控制器参数整定方法研究 7

2 PID控制器及常用参数整定方法 9

2.1 PID控制器结构 9

2.2 PID控制器参数整定常用方法 13

2.2.1 基于被控过程模型的PID控制器参数整定工程计算方法 14

2.2.2 基于闭环控制试验的PID控制器参数整定工程计算方法 18

2.3 PID控制器参数整定常用方法的局限性 20

3被控过程模型类型和等效简化方法 22

3.1 基本特性模型 22

3.2 比例特性和时滞特性模型 23

3.3 惯性特性模型 24

3.4 含超前因子特性模型 24

3.5 积分特性模型 25

3.6 微分特性模型 26

3.7 振荡特性模型 27

3.8 右零点（非最小相位）特性模型 27

3.9 高阶多容惯性模型的等效简化方法 28

4 MCP标准传递函数理论简述 34

4.1 MCP标准传递函数的构建 34

4.2 MCP标准传递函数的特性分析 40

4.2.1 MCP标准传递函数的无超调特性 40

4.2.2 MCP标准传递函数的无系统型次限制特性 46

4.2.3 MCP标准传递函数的无系统阶数限制特性 47

4.2.4 MCP标准传递函数的高鲁棒性 47

4.2.5 MCP标准传递函数的典型动态响应 49

4.3 惯性单元时间和调整时间的函数关系 53

5 MCP-P ID控制器及参数整定基本方法 56

5.1 MCP - PID控制器参数整定公式的推导方法 57

5.2 惯性单元时间参变量型PID参数整定公式 60

5.3 调整时间参变量型PID参数整定公式 60

5.4 无参变量型PID参数整定公式 62

6惯性特性及惯性时滞特性过程的PID 参数整定 63

6.1 惯性特性及惯性时滞特性过程的PID参数整定公式推导 63

6.1.1 单容惯性过程（C1） 63

6.1.2 双容惯性过程（C2） 66

6.1.3 三容惯性过程（C3） 71

6.1.4 单容时滞过程（C1Dy） 77

6.1.5 双容时滞过程（C2Dy） 83

6.1.6 多容惯性过程（Cn） 89

6.1.7 多容时滞过程（CnDy） 94

6.2.惯性特性及惯性时滞特性过程的PID参数整定公式及适用条件 98

6.3 惯性特性及惯性时滞特性过程的PID参数整定应用案例 103

6.3.1 永磁同步电动机电流环MCP - PI控制案例 103

6.3.2 双容时滞过程的MCP - PID控制案例 106

6.3.3 过热汽温串级MCP - PID控制案例 113

6.3.4 直流电动机转速的MCP - PID控制案例 119

7积分特性及积分时滞特性过程的PID参数整定 126

7.1 积分特性及积分时滞特性过程的PID参数整定公式推导 126

7.1.1 积分过程（I） 126

7.1.2 单容积分过程（C1I） 128

7.1.3 双容积分过程（C2I） 132

7.1.4 三容积分过程（C3I） 137

7.1.5 双积分过程（I2） 143

7.1.6 时滞积分过程（DyI） 145

7.1.7 单容时滞积分过程（C1DyI） 150

7.1.8 双容时滞积分过程（C2DyI） 155

7.1.9 多容积分过程（CnI） 161

7.1.10 多容时滞积分过程（CnDyI） 164

7.2 积分特性及积分时滞特性过程的PID参数整定公式及适用条件 167

7.3 积分特性及积分时滞特性过程的PID参数整定应用案例 173

7.3.1 核电站蒸汽发生器水位过程的MCP - PID控制案例 173

7.3.2 倒立摆位移过程的MCP - PID控制案例 175

8微分特性过程的PID参数整定 179

8.1 微分特性过程的PID参数整定公式推导 179

8.1.1 单容微分过程（C1D） 179

8.1.2 双容微分过程（C2D） 181

8.1.3 三容微分过程（C3D） 184

8.1.4 二阶通用微分过程（G2D） 189

8.1.5 三阶通用微分过程（G3D） 192

8.2 微分特性过程的PID参数整定公式的适用条件 197

8.3 案例：300MW单元机组汽轮机功率过程的MCP- PID控制 200

9含超前因子特性过程的PID参数整定 202

9.1 含超前因子特性过程的PID参数整定公式推导 202

9.1.1 单容含超前因子过程（C1 L） 202

9.1.2 双容含超前因子过程（C2L） 204

9.1.3 三容含超前因子过程（C3L） 207

9.1.4 二阶通用含超前因子过程（G2L） 213

9.1.5 三阶通用含超前因子过程（G3L） 216

9.2 含超前因子特性过程的 PID参数整定公式的适用条件 221

9.3 案例：检定炉温度过程的MCP-PID控制 224

10振荡特性过程的PID参数整定 226

10.1 振荡特性过程的PID参数整定公式推导 226

10.1.1 二阶振荡特性过程（O2） 226

10.1.2 含振荡特性的三阶过程（O3） 231

10.2 振荡特性过程的PID参数整定公式的适用条件 236

10.3 案例：具有弹性负载的电液位置伺服过程的MCP - PID控制 238

11右零点（非最小相位）特性过程的PID参数整定 240

11.1 右零点（非最小相位）特性过程的PID参数整定公式推导 240

11.1.1 单容右零点过程（C1N） 240

11.1.2 双容右零点过程（C2N） 242

11.1.3 三容右零点过程（C3N） 246

11.1.4 二阶通用右零点过程（G2N） 252

11.1.5 三阶通用右零点过程（G3N） 256

11.2 右零点（非最小相位）特性过程的PID参数整定公式的适用条件 261

11.3 案例：磁悬浮列车空气隙过程的MCP - PID控制 264

12 MCP-PID控制器参数整定实际应用案例 266

12.1 管式检定炉炉温MCP - PID实时控制 266

12.1.1 管式检定炉数学模型 267

12.1.2 PID整定参数计算 269

12.1.3 检定炉温度控制仿真试验 270

12.1.4 检定炉 MCP - PID温度实时控制试验 270

12.2 单容水箱水位MCP - PID实时控制 272

12.2.1 单容水箱水位数学模型 272

12.2.2 PID整定参数计算 274

12.2.3 单容水箱水位控制仿真试验 274

12.2.4 单容水箱水位MCP - PID实时控制试验 275

13结论与展望 277

13.1 结论 277

13.1.1 PID参数整定方法的五分类方案 277

13.1.2 常用PID参数整定方法的局限性 278

13.1.3 被控过程的分类模型及高阶模型等效简化方法 278

13.1.4 MCP标准传递函数的定义和特征 279

13.1.5 MCP - PID控制器参数整定公式类型及推导方法 279

13.1.6 针对34种被控模型的136套MCP - PID控制器参数整定公式推导 281

13.1.7 MCP - PID控制器的实际应用案例 281

13.2 展望 282

参考文献 284

后记 290

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