程序控制之研究-PID控制器設計與參數調適

Abstract

在控制系統中，控制器參數設定的優劣，對系統的效能具有關鍵性的影響。但是， 在實際應用上，由於系統模型的難以掌握，造成了參數在設定或調適時的嚴重困難 。因此，發展有系統並且有效的參數設定法則與參數調適準則，對於實際控制系統 的應用是十分重要的。 由於PID 控制器廣泛的應用，本論文針對適用於程序控制之PID 控制器架構、控制 器參數設定法則及參數調適準則進行研究。在控制器架構方面，除了工業界常用的 基本型PID 控制器架構外，引進史密斯補償型PID 控制器架構可以大大地提升長時 間延遲系統的效能。在參數設定方面，建立保證無過衝現象的參數設定法則，除了 能作為控制器參數設定的依據外，其更是本論文建立之參數調適準則的搜尋初值設 定假設。在參數調適方面，應用數值方法中的Powell方法，不僅可以大大地減少所 需要的最佳參數搜尋時間，簡單的演算式及搜尋步驟是實現上的優點。 除了利用MATLAB模擬分析各法則之適用性外，更以程序控制應用中最常見到的溫度 控制系統進行實驗驗證。而模擬及實驗結果都證實了本論文的研究成果能有效的提 高控制性能。