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本论文深入研究了PID控制理论和重新分析了PID控制器的控制机理，按照简单、易用、直观的参数整定原则及切实改善系统控制性能的参数整定目的，提出了几种先进的PID控制器参数整定算法。 首先，本文在对基本PSO算法进行分析后，将传统优化算法中的梯度下降法引入到标准PSO算法中，并且在此基础上，将此改进算法应用于PID参数整定中，仿真结果表明了所提出算法的有效性和所设计控制器的优越性。 其次，虚拟参考反馈参数整定设计方法(VRFT)可以根据过程的输入输出数据进行PID控制器的参数整定，而不需要辨识过程对象的模型。本文研究了影响VRFT算法的因素，提出了一种改进的VRFT-PID参数整定方法。并且分析了VRFT方法和内模控制法之间的关系。 再次，将即时学习算法与过程控制相结合，提出一种基于传统PID控制器结构的参数整定方法，即底层采用传统PID控制回路，以及上层采用广义最小方差性能指标为目标函数的优化回路。利用即时学习算法的快速跟踪系统工况变化，依据广义最小方差性能指标，优化得到物理意义明确的PID参数，以适应不同工况下控制系统的性能要求。 最后，利用所研究的PID参数整定方法，开发PID参数整定软件，将来运用到开发控制系统性能评价软件中的。