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PID控制器由于具有结构简单、实现容易，鲁棒性较强的优点，因此被广泛应用于各种工业过程控制中。但是由于工业过程对象的精确模型难以建立，参数经常发生变化，因而在使用常规PID控制整定方法进行调节时，往往难以得到最佳的控制效果。PID控制器参数整定的优劣与否，是PID控制器能否获得好的闭环控制效果的重要前提。因此，研究简单实用、控制性能优良的整定方法具有十分重要的意义。
论文在较为全面地对PID控制器参数整定方法的现状分析研究的基础上，采用了基于预期动态原理(DDE)的PID控制器，将控制要求与PID控制器参数直接联系，获得一种DDE-PID整定方法，避免了常规PID控制整定方法依赖于控制对象模型的缺陷。分别针对二阶对象，高阶对象，含积分环节对象，非最小相位对象和不稳定对象设计PID控制器，并进行了动态仿真和性能鲁棒性检验，仿真结果验证了这种DDE-PID控制器整定方法的有效性。
其次，论文在对非最小相位系统和不稳定系统设计控制器时，由于此类系统在右半相平面存在零，极点难以控制，针对它们的动态特性，提出了一种新的依据系统的实际控制要求和特性来选取预期阻尼系数的DDE-PID整定方法，避免了阻尼系数选为定值时不能满足控制要求的缺陷，从而兼顾了系统的各项性能指标，满足控制要求。
论文将改进的DDE-PID控制器应用到非最小相位系统和不稳定系统上，并与其它PID控制方案进行比较，仿真结果表明改进的DDE-PID在控制较为复杂的对象时，设计更加简单，方便。
然后，将改进的DDE-PID控制器应用到一类连续搅拌反应釜(CSTR)系统中，由于化工过程存在着严重的非线性和时滞性，对它的控制十分困难，论文根据实际系统特性，选取合适的预期动力学参数，首次实现了DDE-PID在非线性对象上的应用。
最后，针对高效轧制中心400mm单机架可逆冷轧机建立传递函数，并根据实际控制要求设计DDE-PI控制器，实现了在复杂对象上的应用。