2。2 数字 PID 控制 4

3 自校正 PID 控制算法 7

3。1 自适应控制系统原理 7

3。2 自校正控制系统 10

3。3 本文所用自校正 PID 控制算法 17

4 自校正 PID 算法设计 24

5 MATLAB 仿真及结果分析 26

6 结论 34

附录 35

参考文献 39

致谢 40

1 绪 论

1。1 选题背景及意义

PID 控制在自动控制的发展史上基本可以说是生命力最为顽强、历史最为悠 久的一种基本控制方式。Tayor Instrumengt 公司在 1939 年设计制造出了最早 的 PID 控制器。由于其算法比较简单、鲁棒性好和可靠性高等优点，使得而今 世界上绝大部分工业生产线都在采用 PID 控制器，尤其在那些能够建立精确数 学模型的确定性控制系统中被广泛使用。但是对于传统 PID 控制器，它也有一 定的局限性，首先其参数的整定不仅耗时，而且许多被控过程具有高度非线性、 时变不确定性和纯滞后等特点，固定参数难以自动调节从而达到理想的控制状 态。这就要求在控制过程中，PID 参数的整定不光不能依赖于对象的数学模型， 而且参数要能够进行实时调整，从而实现在线控制。本文提出的自校正 PID 控 制是将自校正控制原理与 PID 算法相结合的产物，取两者之长，不仅需要调整 的参数变少，而且在对象特性变化时能够实时在线修改这些参数，从而增强控 制器的自适应能力。论文网

自校正控制是由 R。Kalman 在 1958 年提出的，但是当时的技术条件不足以 实 现 。 后 来 在 1973 年 ， 一 种 自 校 正 控 制 器 实 现 方 案 由 K。J。Astrom 和 B。Wittenmark 提出，因为这种方案较好地解决了对非线性被控对象的控制，所 以得到了广泛应用，而且也将作为未来重点研究的技术。将 PID 控制与自校正 控制结合在一起就很好的解决了 PID 参数整定和难以实时调整的问题。

1。2 论文的主要内容

本文详细的说明了常规 PID 控制优点和控制功能的缺陷，以及如何把最小 二乘法与常规 PID 相结合，得出了基于最小二乘法的自校正 PID 控制算法。以 及如何把自校正 PID 应用到实际的稳定控制系统中，并对自校正 PID 控制系统 进行了 matlab 仿真，并与常规 PID 控制系统相比较，结果表示自校正 PID 控制 器能自动调节 PID 参数从而达到最佳控制效果，解决了常规 PID 参数难以实时 设定的问题。

2 常规 PID 控制算法及其改进算法

PID 控制是偏差比例（P）、偏差积分（I）、偏差微分（D）控制的简称，是 模拟控制系统最常用的控制系统之一。模拟 PID 控制系统原理框图如图 2。1 所 示，系统由 PID 模拟控制器和被控对象组成。

 常规 PID 控制原理图

2。1 常规 PID 控制原理

2。1。1 常规 PID 调节器算法

PID 控制器是一种将给定值 r（t）与输出的实际值 y（t）作差而构成的控 制偏差的线性控制器。