全文总字数：1993字

1. 1. 毕业设计（论文）的内容、要求、设计方案、规划等

PID控制器是比例、积分、微分控制的简称，它是一种负反馈控制。PID控制器是最早发展起来的控制策略之一，在生产过程的发展历程中，PID控制是历史最久、生命力最强的基本控制方式。PID控制器的整定方法很多，主要有两大类：一类是理论计算的方法，另一类是工程整定法。理论计算的方法是根据已知的广义对象特性及控制质量的要求，通过理论计算出控制器的最佳参数。这种方法比较繁琐、工作量大，计算结果有时与实际情况不甚符合。工程整定法是在已经投用的实际控制系统中，通过试验或探索来确定控制器的最佳参数。因通常采用手动调节，不但浪费财力、人力、时间，而且可能一不小心而造成事故。

为了更直观地进行PID控制器的参数整定，本课题提出利用MATLAB的图形用户界面(GUI)方面的命令设计PID控制器的参数整定界面， 用户只需先在设计的GUI模型输人窗口建立被控对象系统的模型，不需任何编程和复杂的计算，用本图形用户界面就可以设计出PID控制器，可以绘制出系统校正前后的响应图、求出性能指标。为工程设计人员节省了时间和精力，具有一定的工程应用价值。

1、题目内容及要求

（1） 了解PID控制器原理、工业工程中一些常用的PID参数整定方法；

（2） 学习MATLAB图形界面工具GUIDE的使用、图形用户界面程序的设计；

（3） 基于MATLAB的图形用户设计与开发功能，用GUIDE工具和程序编写的交互方式创建PID控制仿真实验系统界面。

2、系统设计的主要功能

要求设计的PID控制仿真实验系统主界面如下图所示，包括：

（1）被控对象模型输入窗口，三种不同的输人方式：传递函数、零极增益、状态方程。

（2）PID参数调整区域，四个参数：kp、ki 、kd、N， 其中kp、ki 、kd分别对应增益、积分时间常数、微分时间常数，N是为使微分非理想化而加入的参数。调节这四个参数，可以实现对参数整定，或是对设计出来的PID控制器不满意而另加调节。

（3）PID控制器、被控对象的数学模型显示区。

（4）性能指标显示和比较区域，列举出五个主要的频域、时域指标，可以比较校正前后的性能指标的变化情况，同时可以看出校正结果是否符合设计要求并加以调整。

（5）图形显示区，可以给图形加网格、辅助线，在响应曲线上标出各项性能指标，可以对图形进行局部放大和缩小。

（6）图形类型选择菜单，可以通过弹出菜单，在图形显示区绘制出校正前后的系统的单位阶跃响应图、开环伯德图、奈魁斯特图中的一种。

2. 参考文献（不低于12篇）

[1] 罗华飞编著. matlab gui设计学习手记[m]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2009

[2] 陈垚光, 毛涛涛, 王正林, 王玲著. 精通matlab gui设计[m]. 北京：电子工业出版社，2008

[3] matlab r2008图形与动画编程实例教程[m]. 北京：化学工业出版社，2009