Simulink下實現(xiàn)PID控制器控制效果的驗證過程計算機控制課程設計

1、1.設計任務設被控對象的傳遞函數(shù)是Ziegler- Nichols經(jīng)驗公式對PID參數(shù)進行整定，從而確定比例放大系數(shù)Kp,積分時間常數(shù)Ti,微分時間常數(shù)Td。最后，通過在t=4000s時，外加一個幅值為15的擾動信 號來驗證該控制系統(tǒng)的控制效果。無需大量書寫程序，而只需要通過簡單直觀的鼠標操作，就可構造出復k具有適應面廣、結構和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈、二Simulink已被廣泛應用于控制理論和數(shù)字信號處理的復雜仿真Simulink。是一種基于MATLAB勺框圖設計環(huán)境，是實 被廣泛應用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控 制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采

2、樣時間、離散采樣時間或兩種混合的采樣時間進行建模，它也支持多速率系統(tǒng)，也就是系統(tǒng)中的不同局部具有不同的采樣速率。為了創(chuàng)立動態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI),這個創(chuàng)立過程只需單擊和拖動鼠標操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結果。Simulink是用于動態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領域仿真和基于模型的設計工具。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、 視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行采用2.MATLAB/SIMULISimulink是MATLA撮重要的組件之一

3、，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成 環(huán)境。在該環(huán)境中，7雜的系統(tǒng)。Simulink活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點 和設計。同時有大量的第三方軟件和硬件可應用于或被要求應用于Simulink是MATLAB的一種可視化仿真工具，現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個軟件包， 制及數(shù)字信專建立Simulink模型:(800字左右)設計、仿真、執(zhí)行和測試。構架在Simulink根底之上的其他產(chǎn)品擴展了Simulink多領域建模功能，也提供了用于設計、執(zhí)行、驗證和確認任務的相應工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問MATLAEk量的工具來進行算法研發(fā)、仿真的分析和可視化、批處理腳本的

4、創(chuàng)立、建模環(huán)境的定制以及信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù)的定義。其特點：豐富的可擴充的預定義模塊庫交互式的圖形編輯器來組合和管理直觀的模塊圖以設計功能的層次性來分割模型，實現(xiàn)對復雜設計的管理通過Model Explorer導航、創(chuàng)立、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成 模型代碼提供API用于與其他仿真程序的連接或與手寫代碼集成使用Embedded MATLAB模塊在Simulink和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用MATLAEM法使用定步長或變步長運行仿真，根據(jù)仿真模式Normal,Accelerator,RapidAccelerator來決定以解釋性的方式運行或以編譯C代碼的形式來運行模型圖形化的調(diào)試器和剖

5、析器來檢查仿真結果，診斷設計的性能和異常行為可訪問MATLAB而對結果進行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數(shù)和測試數(shù) 據(jù)模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯誤SIMULINK的啟動為建模做準備：1.運行MATLAB3.模型建立及仿真饋詳細步驟/打印后貼上2.在Command Window鹵 口輸入simulink-按Enter，啟動simulink。 5inriij|ink LibraryBrowserFileEdit View HelpDg EnterMarditwnmLitwnnes M也Lftrsry： SiMulik. Search Rjesuts (none M

6、ast Frequently Used BlocksSimuhnk - Commonly Used Bteck；:-CCinlkiuoiA:-Di$con1inuiibeE-；r-Discrete! r- ILDgic -and Bi 0 wnaE恤pLookupTn&lts.p Wfilh口 K 浦&魅: p VodelVef：i- Ports & SubB-ystsp Signalj SijMl RduSriQk-5mfcsI I:r-SDUfM： UBFr-DfTid Funcbons! j+ A 6rDwwrW mhJedSwum Resw i.ma,iMIFn

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9、c虹Xcflm.sDacf*UiLose *nd Bt OpetBtAM-LookupTtbittMam Over眥 s#U.如協(xié)帶 55de Ut小PM1 & S4j3$ieTrwSqul莊Etr WtHSignal Rpulng-IChktt 蝦伊*1SourcesUMf-Otfined Functons+ 心瞳?制引UMh & OticreteAtrospace BtocwlCwvnurucaaxHW SyWtmCflflpuirr ViKHi SystemConlrot Sytltm TMSKData Aequath TootexEDA SfrxjUlor LnkEmb

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11、ars ResuB. (none/ UostFre i SfivinMCommonly Used BtocU-ComruoutDscontnuees DscrtltLc and Bt OperabonsUotaipT&bies-Wbdel Venftcaton-ModeUWOe UtttmPrtt & SubtytensSalAnrOutes SnalRoutes SrU- SMTCMUMf4)e fried FunctcnsAddMnaJ Uam & DecreteAlgtoraicCrW5Co-QfMtmle-AnQleDigKnO MOQrtrgritsA/v !

12、toComplxMalmConcaunateMknIUaxRWCM HQProdua orRMOCBISftEterEter e e，r5r5 termtermM JICofwwncMeM SystemCairputer Vaen SystenEOASnuMxUndLMt(2).得到如下圖模塊集合：(模塊的位置可以用方位鍵移動)D在s gTransfer Fen Transport ScopeDelay(3).對局部模塊進行修改：雙擊所要修改的模塊即可對其參數(shù)進行一I設置和點擊圖形下面的文字對其進行修改(如下列圖)TLFile drt yiew FjeipGainlGainKp1/Ti雙擊該參

13、數(shù)，單擊文字改名字D wniM J Te*MHPAOUbwy SrruiTiUSffli SMESuti nJ1111111FJ111h_1_ _ L_ J_- j-q(I 4 l 1 1 1 i 9 i IF-H-1HiI*1ir1h1R1|1Nii1HB W !K V W ! s s v v nRv a v ei i i i ii i i1V1hinI|i1Ni1*1Hir1h1Hi 1i ii 9 ii1Ni1*11V1hin1b1NiI*1K驢h-! 9 i ii i 1廣- %Fik1R1h1NiI*1H1V1h1R1139953996399739983999400040014002

14、400340 WHj&t9irw$0J，*KfrOiMj. gg，w EQ i.寓尊giui心$aso癡 *XSKIDQX山村烤 網(wǎng)LKO輯 3#季 gwv 百andujg 號 * LUSfiStwowraynuiuwij 牲 ivrpafggx3 社 4 *a fwrt inmr *tuftpunjP*UUJMITL&*5 Ehiqv*dl|iij urtuinrihC函*131土a祚Ei*w0*s目周 eDUVltWgWtftj叫-HUIJJfebuiaoujofKJvyOUJ*HMaunoS的瞄一fruqn 卻.nriis tru&is 機吊好的 n$f弁!的wa

15、n 用mp0N ：tWMHlO lOlff wawi rtnwi JudlffjMQ 娘 M 9001 JJ0gg PMH XlLXfciaiMi -E-,iw#k qpjm a 5 用 2 狼 Mp7 WEdis 姓-：M3Jf14SU|mu$ &由AjEjqq Jtutpuji 鴇(2)選擇Axes- Change Time RangeMintime:0MaxMax timetimeSet the total tim.)Set the totl tim,Cancel設置為確定后圖變?yōu)?(3)兩次拖動左邊界分別設為4001和4000:確定后圖為:改為將該擾動信號加到系統(tǒng)輸入端，如下列

16、圖:選定仿真時間，仿真運行，運行完畢后，雙擊“Scope得到結果:當系統(tǒng)穩(wěn)定后，假設加一個擾動信號，PID控制器可以很快對被控對象的響應進行校正,使其盡快穩(wěn)定。由上圖可以看出，該PID控制器效果良好。從系統(tǒng)接入PID控制器前后的階躍響應曲線中，我們可以明顯地看到系統(tǒng)性能的改善。利用MATLAB/Simulink可以實現(xiàn)PID控制器的離線設計和整定，并可實現(xiàn)實驗室仿真。但是 這種常規(guī)?PID控制不具有自適應性，在長期工作時對象參數(shù)會產(chǎn)生偏移，系統(tǒng)具有時變不確定性，也存在非線性，工況點附近小范圍的線性化假設在整個工作范圍中不能成立時 就難以到達理想的控制效果。為此，我們可以考慮自適應的PID控制算

17、法。5.2小結及體會: USmuifAUSmuifA CommonlyCommonly U*U*-DscoHtnutes-DscoHtnutesr r DeaeteDeaete卜LOQCandand BiBi OperOper bonbon r-Looivpr-Looivp TabletTablet h h MathMath OpereteASOpereteAS kModkMod VenAconVenAcon UodewsUodews utttwsutttws -Port*4-Port*4 SuOtySuOty tefltefl 5.結果與討論5.1課程設計結果分析1.4SAAlAarevtMSAAlAarevtM SnalRovtrSnalRovtr St