摘要：PID控制因其自身的优点仍旧是目前最广泛应用的基本控制方式，也是目前为止最通用的控制方法。在PID控制器的设计过程中，最重要的是参数设置。随着电子计算机的迅速发展，对于PID参数的整定可以借助一些软件来实现，比如迄今为止得到广泛使用的MATLAB仿真系统。

本文基于MATLAB的PID控制器进行设计，主要包括了PID的原理和设计、参数的最优调整法，基于LQR方法的先进PID控制介绍，单级倒立摆的PID控制仿真以及结果分析。在本文的最后，对本文进行了总结，仿真的结果证明了所设计的PID控制器能够有效的提高系统的各方面性能。

关键词： PID控制器；PID参数整定；LQR；MATLAB仿真

目录

摘要

ABSTRACT

第一章  引言-1

1.1PID控制简介-1

1.2常见的先进PID控制方法-1

1.3本文所做工作-1

第二章  控制系统及PID调节-2

2.1控制系统-2

2.2 PID控制-2

2.3 PID参数最佳调整法-4

2.3.1 PID调整方法-4

2.3.2无转移函数的PID调整法-5

2.3.3针对有转移函数的PID调整方法-8

第三章  控制系统的MATLAB的仿真-12

3.1 MATLAB/Simulink概述与特点-12

3.2 PID工具箱-13

3.3 SIMULINK环境下的系统仿真-14

3.3.1阶跃信号在PID控制系统中的响应-14

3.3.2加入干扰信号时PID控制系统中的阶跃响应-15

第四章  基于LQR方法的先进PID控制-18

4.1 LQR原理-18

4.2加权阵Q、R的选择-18

4.3基于LQR法的先进PID控制器设计-19

第五章  单级倒立摆的PID控制-21

5.1单级倒立摆动态模型-21

5.2单级倒立摆系统仿真模型-23

5.3单级倒立摆系统GUI实验设计-25

5.4仿真程序及分析-26

结束语-29

致  谢-30

参考文献-31