MATLAB PID参数自动整定工具箱：飞升曲线法与稳态边界法实现

资 源 简 介

本项目提供基于MATLAB的PID控制器自动整定系统，集成Ziegler-Nichols开环整定（飞升曲线法）和闭环整定（稳态边界法）两种经典方法。通过分析系统阶跃响应特性，自动计算最优PID参数，适用于工业过程控制系统的快速调试与优化。

详 情 说 明

MATLAB PID参数自动整定系统

项目介绍

本项目实现了一个基于MATLAB的PID参数自动整定系统，集成了两种经典的Ziegler-Nichols整定方法：飞升曲线法（开环整定）和稳态边界法（闭环整定）。系统通过先进的系统辨识技术和实时数据处理算法，能够自动提取系统特征参数并计算优化的PID控制器参数，为控制系统设计提供专业、高效的解决方案。

功能特性

核心整定方法

• 飞升曲线法：通过分析系统阶跃响应曲线，自动识别延迟时间、时间常数等关键特征参数，基于Ziegler-Nichols开环整定规则计算PID参数
• 稳态边界法：采用闭环整定策略，逐步增大比例增益使系统达到临界振荡状态，自动确定临界增益和振荡周期，据此整定PID参数

可视化分析

• 实时显示系统响应曲线和整定过程动画
• PID参数对比图表，直观展示不同整定方法效果
• 系统稳定性分析和性能指标可视化

高级功能

• 参数手动微调接口，支持个性化优化
• 系统稳定性分析（相位裕度、增益裕度等频域指标）
• 性能指标计算（超调量、上升时间、调节时间、稳态误差）
• 数据导出功能，支持整定过程记录保存

输入输出支持

• 输入支持：传递函数模型或实验时间序列数据
• 输出结果：整定PID参数、响应曲线对比、性能报告、稳定性分析

使用方法

1. 系统输入：选择传递函数输入或实验数据导入方式
2. 方法选择：根据系统特性选择飞升曲线法或稳态边界法
3. 参数设置：配置整定参数和实验参数（采样时间、仿真时长等）
4. 自动整定：执行整定算法，系统自动计算最优PID参数
5. 结果分析：查看响应曲线对比和性能指标报告
6. 参数微调：根据需要对自动整定结果进行手动优化
7. 数据导出：保存整定结果和过程数据供后续分析

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 控制系统工具箱（Control System Toolbox）
• 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox，用于数据处理）
• 至少4GB内存（推荐8GB以上用于大型系统仿真）
• 支持Windows/Linux/macOS操作系统

文件说明

主程序文件实现了系统的核心控制逻辑和用户交互界面，整合了参数整定算法、数据可视化以及结果分析等关键功能。该文件负责协调整个系统的运行流程，包括用户输入处理、整定方法调度、计算过程管理以及图形界面更新，确保各模块间的数据传递和功能协同。