天津科技大学 硕士学位论文 时滞系统PID参数稳定域研究与实验 姓名：金晶 申请学位级别：硕士 专业：检测技术与自动化装置 指导教师：王德进 200903 摘 要 在工业生产过程中不同程度的存在着时滞，而具有时滞的过程是较难控制的 其难控程度将随着时滞占整个动态过程的比率增加而增加。因此时滞系统控制器参數 的整定是过程控制中很重要的组成部分之一典型的工业过程的传递函数通常采用一 阶惯性环节时滞作为其数学模型。 由于PD控制器具有結构简单原理清晰，鲁棒性强的优点而成为工业控制中最 广泛应用的基本控制方式之一本文针对带滞后因子的一阶惯性环节，基于一種时滞 系统图解稳定性准则讨论了PI控制器参数稳定域的确定，并将该思想推广应用于 相角裕度和幅值裕度的设计根据图解稳定性准则給出了时滞系统稳定的充分必要条 件，所得结果没有任何保守性可以在参数空间直接绘制PI控制器的稳定参数边界 曲线、相角裕度和幅值裕度曲线。接着将该图解法用于PD控制器基于参数空间图 解稳定性准则，在已知比例增益范围的前提下针对稳定和不稳定开环对象，直接在 积分一微分参数空间绘制和确定稳定区域避免了复杂的数学计算。 在具体实验方面本课题采用具有较高性价比的单片机AT89S52构成时滞監控系 统的核心部分，模拟时滞对象包括稳定对象和不稳定对象。然后采用RS．485协议 实现数据传送，由上位机组态王软件接收处理单爿机采用数码管显示闭环系统交换 的数据，与组态王界面所显示的曲线相呼应本系统具有信号采集、趋势分析等功能， 能对各种监控参數进行动态管理和报表自动生成而且运行灵活，能够很容易的进行 改进和扩展