機器人PID控制

1、1第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制（一）控制（一）第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制主要內(nèi)容 PIDPID控制的原理控制的原理 PIDPID控制算法的兩種形式控制算法的兩種形式 PIDPID控制器三參數(shù)對系統(tǒng)的影響控制器三參數(shù)對系統(tǒng)的影響 PIDPID控制器的參數(shù)選取控制器的參數(shù)選取 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹 利用利用SIMULINKSIMULINK搭建搭建PIDPID控制系統(tǒng)模型控制系統(tǒng)模型2第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制的原理控制的原理 PID PID（Pr

2、oportional Integral DifferentialProportional Integral Differential）控制是比例、積分、微分控制的簡稱?？刂剖潜壤⒎e分、微分控制的簡稱。 PID PID控制器的原理是將偏差（設定值與實際輸出控制器的原理是將偏差（設定值與實際輸出值的差）的比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制值的差）的比例、積分和微分通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進行控制，其原理圖如下：量，對被控對象進行控制，其原理圖如下：3第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制的原理控制的原理定義設定值與實際輸出值的偏差定義設定值與實際輸出值

3、的偏差( )( )( )e tr ty t則則PIDPID的控制算法的表達式為的控制算法的表達式為tDIPdttdeTdtteTteKtu0)()(1)()(其中其中： 為比例系數(shù)，為比例系數(shù)， 為積分時間常數(shù)，為積分時間常數(shù)， 為微分為微分時間常數(shù)，時間常數(shù)， 為為PID控制器的輸入，控制器的輸入， 為為PID控制器控制器的輸出。的輸出。pKITDT(t)e(t)uPIDPID控制器的控制器的傳輸函數(shù)為傳輸函數(shù)為STSTKSESUSDDIP11)()()(4第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制算法的兩種形式控制算法的兩種形式為了便于計算機的實現(xiàn)，通常需要把為

4、了便于計算機的實現(xiàn)，通常需要把PID的表達式的表達式tDIPdttdeTdtteTteKtu0)()(1)()(改成離散形式，以一系列的采樣時刻點改成離散形式，以一系列的采樣時刻點kT代表連續(xù)時代表連續(xù)時間，以部分和近似代替積分，用差分方程代替微分，間，以部分和近似代替積分，用差分方程代替微分，則可得到則可得到PID算法離散形式的表達式算法離散形式的表達式00( )( )( )( )(1)( )(1)( )(j)kDPjIkPIDjTTu kKe ke je ke kTTe ke kK e kK TeKT1、位置式PID5第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制算

5、法的兩種形式控制算法的兩種形式式中：式中： , ,T為采樣周期，為采樣周期，k為采樣序為采樣序號（號（k=1,2,.）,e(k-1)和和e(k)分別為第分別為第k-1時刻和第時刻和第k時刻時刻的偏差信號。上式也稱為位置式的偏差信號。上式也稱為位置式PID算法。算法。PIIKKTDPDKK T2、增量式PID 根據(jù)位置式根據(jù)位置式PID控制算法的遞推表達式可以得到控制算法的遞推表達式可以得到k-1次的次的PID輸出表達式輸出表達式10(1)(2)(1)(1)(j)kPIDje ke ku kK e kK TeKT增量式增量式PID控制算法為：控制算法為：( )( )(1)( )(1)( )( )

6、2 (1)(2)DPIu ku ku kKKe ke kK Te ke ke ke kT6第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制算法的兩種形式控制算法的兩種形式3 3、兩種形式算法的優(yōu)缺點及程序流程圖、兩種形式算法的優(yōu)缺點及程序流程圖位置式位置式PID算法：算法：要用到過去偏差的累加值，容要用到過去偏差的累加值，容易產(chǎn)生較大的累計誤差。易產(chǎn)生較大的累計誤差。增量式增量式PID算法：算法：不需要累加，計算誤差和計算不需要累加，計算誤差和計算精度問題對控制量的計算影響精度問題對控制量的計算影響較小。較小。位置式位置式PID算法流程圖算法流程圖7第第4 4章章 機器人

7、的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制算法的兩種形式控制算法的兩種形式增量式增量式PID算法流程圖算法流程圖8第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器三參數(shù)對系統(tǒng)的影響控制器三參數(shù)對系統(tǒng)的影響比例環(huán)節(jié)：比例環(huán)節(jié)：成比例地反應控制系統(tǒng)的偏差信號成比例地反應控制系統(tǒng)的偏差信號e(t)，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生控制作用，以減小偏差。偏差。積分環(huán)節(jié)：積分環(huán)節(jié)：主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。主要用于消除靜差，提高系統(tǒng)的無差度。積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)積分作用的強弱取決于積分時間常數(shù)TI，TI越大，越大

8、，積分作用越弱，反之則越強。積分作用越弱，反之則越強。微分環(huán)節(jié)：微分環(huán)節(jié)：反應偏差信號的變化趨勢反應偏差信號的變化趨勢(變化速率變化速率)，并能在偏差信號的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入并能在偏差信號的值變得太大之前，在系統(tǒng)中引入一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速一個有效的早期修正信號，從而加快系統(tǒng)的動作速度，減小調(diào)節(jié)時間。度，減小調(diào)節(jié)時間。9第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器三參數(shù)對系統(tǒng)的影響控制器三參數(shù)對系統(tǒng)的影響 隨著隨著KpKp值的增大，系統(tǒng)響應速度加快，系統(tǒng)的超值的增大，系統(tǒng)響應速度加快，系統(tǒng)的超調(diào)量加大，振蕩次數(shù)增加，系統(tǒng)的穩(wěn)定性能變差

9、。調(diào)量加大，振蕩次數(shù)增加，系統(tǒng)的穩(wěn)定性能變差。10第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器三參數(shù)對系統(tǒng)的影響控制器三參數(shù)對系統(tǒng)的影響 Kp= Kp=定值，隨著定值，隨著TiTi值的加大，系統(tǒng)的超調(diào)量值的加大，系統(tǒng)的超調(diào)量減小，穩(wěn)態(tài)誤差變小，系統(tǒng)響應速度略微變慢。減小，穩(wěn)態(tài)誤差變小，系統(tǒng)響應速度略微變慢。11第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器三參數(shù)對系統(tǒng)的影響控制器三參數(shù)對系統(tǒng)的影響 當當KpKp和和TiTi為定值時，隨著為定值時，隨著TdTd值的加大，閉環(huán)值的加大，閉環(huán)系統(tǒng)的超調(diào)量增大，響應速度變慢。系統(tǒng)的超調(diào)量增大，響應速

10、度變慢。12第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器的參數(shù)選取控制器的參數(shù)選取PIDPID控制器參數(shù)調(diào)整基本原則：控制器參數(shù)調(diào)整基本原則： 被控過程是被控過程是穩(wěn)定穩(wěn)定的，能的，能迅速迅速和和準確準確地跟蹤給定地跟蹤給定值的變化，值的變化，超調(diào)量小超調(diào)量小，在不同，在不同干擾下干擾下系統(tǒng)輸出應能系統(tǒng)輸出應能保持在給定值保持在給定值，操作變量不宜過大，在系統(tǒng)與，操作變量不宜過大，在系統(tǒng)與環(huán)境環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時參數(shù)發(fā)生變化時控制應控制應保持穩(wěn)定保持穩(wěn)定。顯然，要同時滿。顯然，要同時滿足上述各項要求是困難的，必須根據(jù)具體過程的要足上述各項要求是困難的，必須根據(jù)具體過程

11、的要求，滿足主要方面，并兼顧其它方面。求，滿足主要方面，并兼顧其它方面。13第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器的參數(shù)選取控制器的參數(shù)選取試湊法確定試湊法確定PIDPID控制器參數(shù)控制器參數(shù) 試湊法就是根據(jù)控制器各參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響程度試湊法就是根據(jù)控制器各參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響程度,邊邊觀察系統(tǒng)的運行觀察系統(tǒng)的運行,邊修改參數(shù)邊修改參數(shù),直到滿意為止。直到滿意為止。 一般情況下一般情況下,增大比例系數(shù)增大比例系數(shù)KP會加快系統(tǒng)的響應速度會加快系統(tǒng)的響應速度,有利有利于減少靜差。但過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大的超調(diào)于減少靜差。但過大的比例系數(shù)會使系統(tǒng)有較大的

12、超調(diào),并產(chǎn)并產(chǎn)生振蕩使穩(wěn)定性變差。減小積分系數(shù)生振蕩使穩(wěn)定性變差。減小積分系數(shù)KI將減少積分作用將減少積分作用,有利有利于減少超調(diào)使系統(tǒng)穩(wěn)定于減少超調(diào)使系統(tǒng)穩(wěn)定,但系統(tǒng)消除靜差的速度慢。增加微分但系統(tǒng)消除靜差的速度慢。增加微分系數(shù)系數(shù)KD有利于加快系統(tǒng)的響應有利于加快系統(tǒng)的響應,是超調(diào)減少是超調(diào)減少,穩(wěn)定性增加穩(wěn)定性增加,但對但對干擾的抑制能力會減弱。在試湊時干擾的抑制能力會減弱。在試湊時,一般可根據(jù)以上參數(shù)對控一般可根據(jù)以上參數(shù)對控制過程的影響趨勢制過程的影響趨勢,對參數(shù)實行先比例、后積分、再微分的步對參數(shù)實行先比例、后積分、再微分的步驟進行整定。驟進行整定。14第第4 4章章 機器人的機器

13、人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器的參數(shù)選取控制器的參數(shù)選取1 1、比例部分整定、比例部分整定 首先將積分系數(shù)首先將積分系數(shù)KIKI和微分系數(shù)和微分系數(shù)KDKD取零取零, ,即取消微即取消微分和積分作用分和積分作用, ,采用純比例控制。將比例系數(shù)采用純比例控制。將比例系數(shù)KPKP由小由小到大變化到大變化, ,觀察系統(tǒng)的響應觀察系統(tǒng)的響應, ,直至速度快直至速度快, ,且有一定范且有一定范圍的超調(diào)為止。如果系統(tǒng)靜差在規(guī)定范圍之內(nèi)圍的超調(diào)為止。如果系統(tǒng)靜差在規(guī)定范圍之內(nèi), ,且響且響應曲線已滿足設計要求應曲線已滿足設計要求, ,那么只需用純比例調(diào)節(jié)器即那么只需用純比例調(diào)節(jié)器即可。可。15

14、第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器的參數(shù)選取控制器的參數(shù)選取2 2、積分部分整定、積分部分整定 如果比例控制系統(tǒng)的靜差達不到設計要求如果比例控制系統(tǒng)的靜差達不到設計要求, ,這這時可以加入積分作用。在整定時將積分系數(shù)時可以加入積分作用。在整定時將積分系數(shù)KIKI由小由小逐漸增加逐漸增加, ,積分作用就逐漸增強積分作用就逐漸增強, ,觀察輸出會發(fā)現(xiàn)觀察輸出會發(fā)現(xiàn), ,系統(tǒng)的靜差會逐漸減少直至消除。反復試驗幾次系統(tǒng)的靜差會逐漸減少直至消除。反復試驗幾次, ,直到消除靜差的速度滿意為止。注意這時的超調(diào)量直到消除靜差的速度滿意為止。注意這時的超調(diào)量會比原來加大會比

15、原來加大, ,應適當?shù)慕档鸵稽c比例系數(shù)應適當?shù)慕档鸵稽c比例系數(shù)KPKP。16第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器的參數(shù)選取控制器的參數(shù)選取3 3、微分部分整定、微分部分整定 若使用比例積分若使用比例積分(PI)(PI)控制器經(jīng)反復調(diào)整仍達不控制器經(jīng)反復調(diào)整仍達不到設計要求到設計要求, ,或不穩(wěn)定或不穩(wěn)定, ,這時應加入微分作用這時應加入微分作用, ,整定整定時先將微分系數(shù)時先將微分系數(shù)KDKD從零逐漸增加從零逐漸增加, ,觀察超調(diào)量和穩(wěn)觀察超調(diào)量和穩(wěn)定性定性, ,同時相應地微調(diào)比例系數(shù)同時相應地微調(diào)比例系數(shù)KPKP、積分系數(shù)、積分系數(shù)KI,KI,逐逐步使湊步

16、使湊, ,直到滿意為止直到滿意為止. .17第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器的參數(shù)選取控制器的參數(shù)選取4 4、采樣周期的選擇、采樣周期的選擇 采樣周期越小，數(shù)字模擬越精確，控制效果越采樣周期越小，數(shù)字模擬越精確，控制效果越接近連續(xù)控制。對大多數(shù)算法，縮短采樣周期可使接近連續(xù)控制。對大多數(shù)算法，縮短采樣周期可使控制回路性能改善，但采樣周期縮短時，頻繁的采控制回路性能改善，但采樣周期縮短時，頻繁的采樣必然會占用較多的計算工作時間，同時也會增加樣必然會占用較多的計算工作時間，同時也會增加計算機的計算負擔。選擇采樣周期遵循采樣定理：計算機的計算負擔。選擇采樣周期

17、遵循采樣定理：maxmax21fT式中式中 為信號頻率組分中最高頻率分量。為信號頻率組分中最高頻率分量。18第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 PIDPID控制器的參數(shù)選取控制器的參數(shù)選取1 1）根據(jù)）根據(jù)被控對象的變化快慢被控對象的變化快慢來選取采樣周期，變化快來選取采樣周期，變化快T T取小些，變化慢取大些。取小些，變化慢取大些。2 2）如果系統(tǒng)存在）如果系統(tǒng)存在干擾干擾，要求采樣周期短，使擾動能迅，要求采樣周期短，使擾動能迅速得到校正。速得到校正。3 3）采樣周期太小，會使積分作用、微分作用不明顯。）采樣周期太小，會使積分作用、微分作用不明顯。同時，因受微機計算精度的影

18、響，當采樣周期小到一同時，因受微機計算精度的影響，當采樣周期小到一定程度時，前后兩次采樣的差別反映不出來，使調(diào)節(jié)定程度時，前后兩次采樣的差別反映不出來，使調(diào)節(jié)作用因此而減弱。作用因此而減弱。4 4）控制的回路控制的回路較多時，相應的采樣周期越長，以使每較多時，相應的采樣周期越長，以使每個回路的調(diào)節(jié)算法都有足夠的時間來完成。個回路的調(diào)節(jié)算法都有足夠的時間來完成。19第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹 Simulink Simulink是是MatalbMatalb的重要組件之一，它向用戶提的重要

19、組件之一，它向用戶提供一個供一個動態(tài)建模、仿真和綜合分析動態(tài)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。在此的集成環(huán)境。在此環(huán)境中，用戶無需書寫大量的程序，而只需通過環(huán)境中，用戶無需書寫大量的程序，而只需通過簡單簡單直觀直觀的鼠標操作，選取適當?shù)哪K，就可構(gòu)造出復雜的鼠標操作，選取適當?shù)哪K，就可構(gòu)造出復雜的仿真模型。它的仿真模型。它可構(gòu)造的系統(tǒng)包括：可構(gòu)造的系統(tǒng)包括：線性、非線性；線性、非線性；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務、多任務離散事件系離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務、多任務離散事件系統(tǒng)。統(tǒng)。20第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMUL

20、INK仿真軟件介紹仿真軟件介紹SimulinkSimulink模塊庫簡介模塊庫簡介 模塊搜索 模塊描述 系統(tǒng)模塊 系統(tǒng)模塊庫 21第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹 連續(xù)系統(tǒng)模塊庫 離散系統(tǒng)模塊庫 函數(shù)與表庫 數(shù)學運算庫 非線性系統(tǒng)模塊庫 信號與系統(tǒng)模塊庫 系統(tǒng)輸出模塊庫 系統(tǒng)輸入信號模塊庫 Simulink 子系統(tǒng)模塊庫 連續(xù)系統(tǒng)模塊庫離散系統(tǒng)模塊庫函數(shù)與表庫數(shù)學運算庫非線性系統(tǒng)模塊庫信號與系統(tǒng)模塊庫系統(tǒng)輸出模塊庫系統(tǒng)輸入模塊庫子系統(tǒng)模塊庫Simulink的公共模塊庫的公共模塊庫22第第4

21、 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹 ： 連續(xù)信號的數(shù)值微分 輸入信號的連續(xù)時間積分 單步積分延遲，輸出為前一個輸入 線性連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 線性連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)描述 對輸入信號進行固定時間延遲 對輸入信號進行可變時間延遲 線性連續(xù)系統(tǒng)的零極點模型 模塊功能說明連續(xù)信號的數(shù)值微分輸入信號的連續(xù)時間積分單步積分延遲，輸出為前一個輸入線性連續(xù)系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述線性連續(xù)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)描述對輸入信號進行固定時間延遲對輸入信號進行可變時間延遲線性連續(xù)系統(tǒng)的零極點模型連續(xù)系統(tǒng)模塊庫及其功能連續(xù)系統(tǒng)模塊庫及

22、其功能 23第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹 模塊功能說明模塊功能說明： 線性離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)描述 線性離散系統(tǒng)的零極點模型描述 線性離散系統(tǒng)的濾波器描述 線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 離散時間積分器 離散信號的一階保持器 單位延遲 離散信號的零階保持器 模塊功能說明模塊功能說明： 線性離散系統(tǒng)的傳遞函數(shù)描述 線性離散系統(tǒng)的零極點模型描述 線性離散系統(tǒng)的濾波器描述 線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述 離散時間積分器 離散信號的一階保持器 單位延遲 離散信號的零階保持器 模塊功能說明：線性離散系統(tǒng)的

23、傳遞函數(shù)描述線性離散系統(tǒng)的零極點模型描述線性離散系統(tǒng)的濾波器描述線性離散系統(tǒng)的狀態(tài)空間描述離散時間積分器離散信號的一階保持器單位延遲離散信號的零階保持器 離散系統(tǒng)模塊庫及其功能離散系統(tǒng)模塊庫及其功能24第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹 模塊功能說明模塊功能說明： 表數(shù)據(jù)選擇器（從表中選擇數(shù)據(jù)） 求取輸入信號的數(shù)學函數(shù)值 對輸入信號進行內(nèi)插運算 輸入信號的一維線性內(nèi)插 輸入信號的二維線性內(nèi)插 輸入信號的 n 維線性內(nèi)插 M 函數(shù)，對輸入進行運算輸出結(jié)果 多項式求值 查找輸入信號所在范圍 S

24、函數(shù)模塊 S 函數(shù)生成器 模塊功能說明：表數(shù)據(jù)選擇器（從表中選擇數(shù)據(jù)）求取輸入信號的數(shù)學函數(shù)值對輸入信號進行內(nèi)插運算輸入信號的一維線性內(nèi)插輸入信號的二維線性內(nèi)插輸入信號的n維線性內(nèi)插M函數(shù)（對輸入進行運算輸出結(jié)果）多項式求值查找輸入信號所在范圍S-函數(shù)模塊S-函數(shù)生成器函數(shù)與表庫以及其中各模塊的功能函數(shù)與表庫以及其中各模塊的功能25第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹模模 塊塊 功功 能能 說說 明明 ： 求 取 信 號 的 絕 對 值 輸 出 強 制 系 統(tǒng) 輸 入 為 零 的 代 數(shù) 狀

25、態(tài) 按 位 邏 輯 運 算 邏 輯 真 值 查 找 輸 出 輸 入 復 數(shù) 的 幅 值 與 相 位 輸 出 系 統(tǒng) 輸 入 的 實 部 或 虛 部 點 乘 運 算 信 號 增 益 信 號 邏 輯 運 算 幅 值 與 相 位 轉(zhuǎn) 化 為 復 數(shù) 形 式 特 定 的 一 些 數(shù) 學 函 數(shù) 矩 陣 增 益 求 取 輸 入 的 最 小 或 最 大 值 乘 法 或 除 法 器 從 輸 入 實 部 與 虛 部 構(gòu) 造 復 數(shù) 關(guān) 系 運 算 器 求 整 運 算 器 符 號 運 算 漸 變 增 益 對 輸 入 求 和 或 差 三 角 與 雙 曲 函 數(shù) 模塊功能說明：求取信號的絕對值輸出強制系統(tǒng)輸入為零的

26、代數(shù)狀態(tài)按位邏輯運算邏輯真值查找輸出輸入復數(shù)的幅值與相位輸出系統(tǒng)輸入的實部或虛部點乘運算信號增益信號邏輯運算幅值與相位轉(zhuǎn)化為復數(shù)形式特定的一些數(shù)學函數(shù)矩陣增益求取輸入的最小或最大值乘法或除法器從輸入實部與虛部構(gòu)造復數(shù)關(guān)系運算器求整運算器符號運算漸變增益對輸入求和或差三角與雙曲函數(shù)數(shù)學運算庫以及其中各模塊的功能數(shù)學運算庫以及其中各模塊的功能26第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹2模塊功能說明：模塊功能說明：死區(qū)間隙庫侖粘滯信號死區(qū)信號雙輸出選擇器（手動）多端口輸出選擇器量化器信號上升、下降速率

27、控制器信號延遲器飽和信號三路選擇器、根據(jù)輸入控制輸出模塊功能說明：死區(qū)間隙庫侖粘滯信號死區(qū)信號雙輸出選擇器（手動）多端口輸出選擇器量化器信號上升、下降速率控制器信號延遲器飽和信號三路選擇器(根據(jù)輸入2控制輸出) 非線性系統(tǒng)模塊庫及其功能非線性系統(tǒng)模塊庫及其功能27第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹Signals & Systems（信號與系統(tǒng)模塊庫） 模模 塊塊 功功 能能 說說 明明 ： 數(shù) 據(jù) 類 型 轉(zhuǎn) 換 器 信 號 分 解 器 從G o to 模 塊 中 獲 得 信 號 函 數(shù) 調(diào)

28、 用 發(fā) 生 器 向G o to 模 塊 傳 遞 信 號 G o to 模 塊 標 記 控 制 器 將 信 號 與 特 定 的 偏 移 值 比 較 初 始 化 信 號 矩 陣 串 聯(lián) 器 合 并 輸 入 信 號 為 一 個 輸 出 模 塊 控 制 信 息 信 號 組 合 器 信 號 探 測 器 信 號 維 數(shù) 改 變 器 選 擇 或 重 組 信 號 信 號 線 屬 性 修 改 輸 入 信 號 寬 度 模塊功能說明：數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換器信號分解器從 Goto模塊中獲得信號函數(shù)調(diào)用發(fā)生器向 Goto模塊傳遞信號Goto模塊標記控制器將信號與特定的偏移值比較初始化信號矩陣串聯(lián)器合并輸入信號為一個輸出模塊控

29、制信息信號組合器信號探測器信號維數(shù)改變器選擇或重組信號信號線屬性修改輸入信號寬度28第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹模模塊塊功功能能說說明明： 對信號進行分配 由輸入產(chǎn)生總線信號 總線信號選擇器 用戶定義的數(shù)據(jù)存儲區(qū) 從數(shù)據(jù)存儲區(qū)中讀取數(shù)據(jù) 向數(shù)據(jù)存儲區(qū)寫數(shù)據(jù) 模塊功能說明：對信號進行分配由輸入產(chǎn)生總線信號總線信號選擇器用戶定義的數(shù)據(jù)存儲區(qū)從數(shù)據(jù)存儲區(qū)中讀取數(shù)據(jù)向數(shù)據(jù)存儲區(qū)寫數(shù)據(jù)信號與系統(tǒng)模塊庫及其功能信號與系統(tǒng)模塊庫及其功能 29第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MA

30、TLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹模塊功能說明：模塊功能說明： 以數(shù)值形式顯示輸入信號 懸浮信號顯示器 為子系統(tǒng)或模型提供輸出端口 信號顯示器 當輸入非零時停止仿真 中斷輸出信號 將仿真數(shù)據(jù)寫入 mat 文件 將仿真數(shù)據(jù)輸出到 Matlab 工作空間 使用 Matlab 圖形顯示數(shù)據(jù) 模塊功能說明：以數(shù)值形式顯示輸入信號懸浮信號顯示器為子系統(tǒng)或模型提供輸出端口信號顯示器當輸入非零時停止仿真中斷輸出信號將仿真數(shù)據(jù)寫入.mat文件將仿真數(shù)據(jù)輸出到MATLAB工作空間使用MATLAB圖形顯示數(shù)據(jù)系統(tǒng)輸出模塊庫系統(tǒng)輸出模塊庫SinksSinks及其功能及其

31、功能30第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹 模模塊塊功功能能說說明明： 有限帶寬白噪聲 輸出頻率隨時間線性變換的正弦信號 輸出當前仿真時間 常數(shù)輸入 以固定速率輸出當前仿真時間 從 Matlab 工作空間中輸入數(shù)據(jù) 從 mat 文件中輸入數(shù)據(jù) 接地信號 為子系統(tǒng)或其它模型提供輸入端口 輸入脈沖信號 輸入斜坡信號 輸入服從高斯分布的隨機信號 輸入周期信號 信號發(fā)生器 正弦信號初始器 輸入階躍信號 輸入服從高斯分布的隨機信號 模塊功能說明：有限帶寬白噪聲輸出頻率隨時間線性變換的正弦信號輸出當前仿

32、真時間常數(shù)輸入以固定速率輸出當前仿真時間從MATLAB 工作空間中輸入數(shù)據(jù)從.mat文件中輸入數(shù)據(jù)接地信號為子系統(tǒng)或其它模型提供輸入端口輸入脈沖信號輸入斜坡信號輸入服從高斯分布的隨機信號輸入周期信號信號發(fā)生器正弦信號初始器輸入階躍信號輸入服從高斯分布的隨機信號 系統(tǒng)輸入模塊庫系統(tǒng)輸入模塊庫SourcesSources及其功能及其功能31第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹模模 塊塊 功功 能能 說說 明明 ： 可 配 置 子 系 統(tǒng) 原 子 子 系 統(tǒng) 使 能 子 系 統(tǒng) 使 能 觸 發(fā) 子

33、系 統(tǒng) For 循 環(huán) 子 系 統(tǒng) 函 數(shù) 調(diào) 用 子 系 統(tǒng) If 條 件 子 系 統(tǒng) 條 件 執(zhí) 行 子 系 統(tǒng) 通 用 子 系 統(tǒng) 子 系 統(tǒng) 示 例 Switch Case 子 系 統(tǒng) Switch Case 動 作 子 系 統(tǒng) 觸 發(fā) 子 系 統(tǒng) 當 型 循 環(huán) 子 系 統(tǒng) 模塊功能說明：可配置子系統(tǒng)原子子系統(tǒng)使能子系統(tǒng)使能觸發(fā)子系統(tǒng)For 循環(huán)子系統(tǒng)函數(shù)調(diào)用子系統(tǒng)If條件子系統(tǒng)條件執(zhí)行子系統(tǒng)通用子系統(tǒng)Switch-Case子系統(tǒng)Switch-Case動作子系統(tǒng)觸發(fā)子系統(tǒng)當型循環(huán)子系統(tǒng) 子系統(tǒng)模塊庫子系統(tǒng)模塊庫Subsystems及其功能及其功能32第第4 4章章 機器人的機器人的P

34、IDPID控制控制 MATLAB SIMULINKMATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹SimulinkSimulink專業(yè)模塊庫專業(yè)模塊庫（1）Control System Toolbox模塊庫： 面向控制系統(tǒng)的設計與分析，主要提供線性時不變系統(tǒng)的模塊。 (2) DSP Blockset模塊庫： 面向數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設計與分析，主要提供DSP輸入模塊、DSP輸出模塊、信號預測與估計模塊、濾波器模塊、DSP數(shù)學函數(shù)庫、量化器模塊、信號管理模塊、信號操作模塊、統(tǒng)計模塊以及信號變換模塊等。 33第第4 4章章 機器人的機器人的PIDPID控制控制 MATLAB SIMULINKM

35、ATLAB SIMULINK仿真軟件介紹仿真軟件介紹(3)Simulink Extras模塊庫： 主要補充Simulink公共模塊庫，提供附加連續(xù)模塊庫、附加線性系統(tǒng)模塊庫、附加輸出模塊庫、觸發(fā)器模塊庫、線性化模塊庫、系統(tǒng)轉(zhuǎn)換模塊庫以及航空航天系統(tǒng)模塊庫等。(4)S-function demos模塊庫： 主要提供C+、C、FORTRAN以及M文件下S-函數(shù)的模塊庫的演示模塊。(5)Real-Time Workshop與Real-Time WindowsTarget模塊庫： 主要提供各種用來進行獨立可執(zhí)行代碼或嵌入式代碼生成，以實現(xiàn)高效實時仿真的模塊。它們和RTW、TLC有著密切的聯(lián)系。34第第4 4章章 機器人的機器人的PI