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simulinkPID仿真.doc
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simulinkPID仿真.doc
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- .
一、设计目的
1.掌握PID控制规律及控制器实现。
2.掌握用Simulink建立PID控制器及构建系统模型与仿真方法。
二、使用设备
计算机、MATLAB软件
三、设计原理
在模拟控制系统中,控制器中最常用的控制规律是 PID 控制。PID 控制器
是一种线性控制器,它根据给定值与实际输出值构成控制偏差。PID 控制规律
写成传递函数的形式为
式中, 为比例系数; 为积分系数; 为微分系数; 为积分时
间常数; 为微分时间常数;简单来说,PID 控制各校正环节的作用如
下:
〔1〕比例环节:成比例地反映控制系统的偏差信号,偏差一旦产生,控
制器立即产生控制作用,以减少偏差。
〔2〕积分环节:主要用于消除静差,提高系统的无差度。积分作用的强
弱取决于积分时间常数 Ti,Ti 越大,积分作用越弱,反之那么越强。
〔3〕微分环节:反映偏差信号的变化趋势〔变化速率〕,并能在偏差信
号变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的动
作速度,减少调节时间。
四、上机过程
1、在 MATLAB 命令窗口中输入“Simulink〞进入仿真界面。
2、构建 PID 控制器:〔1〕新建 Simulink 模型窗口〔选择“ File/New/
Model〞〕,在 Simulink Library Browser 中将需要的模块拖动到新建的窗口
中,根据 PID 控制器的传递函数构建出如下模型:
各模块在如下出调用:
Math Operations 模块库中的 Gain 模块,它是增益。拖到模型窗口中后,
双击模块,在弹出的对话框中将‘Gain’分别改为‘Kp’、‘Ki’、‘Kd’,表示这三个
增益系数。
- .word.zl.
- .
Continuous 模块库中的 Integrator 模块,它是积分模块;Derivative
模块,它是微分模块。
Math Operations 模块库中的 Add 模块,它是加法模块,默认是两个输
入相加,双击该模块,将‘List of Signs’框中的两个加号〔++〕改为三个加号,
即〔+++〕,可用来表示三个信号的叠加。
Ports & Subsystems 模块库中的 In1 模块〔输入端口模块〕和 Out1 模
块〔输出端口模块〕。
〔2〕将上述构造图封装成 PID 控制器。
① 创 立 子 系 统 。选中 上 述 构 造 图 后 再 选 择模型 窗 口 菜 单 “ Edit/Creat
Subsystem〞
- .word.zl.
- .
② 打装编辑器窗口。选中上述子系统模块,再选择模型窗口菜单“ Edit/
Mask Subsystem〞
③ 根据需要,在封装编辑器对话框中进展一些封装设置,包括设置封装文
本、对话框、图标等。本次试验主要需进展以下几项设置:
Icon 项:“Drawing mands〞编辑框中输入“disp(‘PID’)〞,如下左图示:
Parameters 项:创立 Kp,Ki,Kd 三个参数,如下右图示:
- .word.zl.
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