Simulink下實(shí)現(xiàn)PID控制器控制效果的驗(yàn)證過(guò)程計(jì)算機(jī)控制課程設(shè)計(jì)

1、1.設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)被控對(duì)象的傳遞函數(shù)是Ziegler- Nichols經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)PID參數(shù)進(jìn)行整定，從而確定比例放大系數(shù)Kp,積分時(shí)間常數(shù)Ti,微分時(shí)間常數(shù)Td。最后，通過(guò)在t=4000s時(shí)，外加一個(gè)幅值為15的擾動(dòng)信 號(hào)來(lái)驗(yàn)證該控制系統(tǒng)的控制效果。無(wú)需大量書寫程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)k具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈、二Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真Simulink。是一種基于MATLAB勺框圖設(shè)計(jì)環(huán)境，是實(shí) 被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控 制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。Simulink可以用連續(xù)采

2、樣時(shí)間、離散采樣時(shí)間或兩種混合的采樣時(shí)間進(jìn)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(dòng)態(tài)系統(tǒng)模型，Simulink提供了一個(gè)建立模型方塊圖的圖形用戶接口(GUI),這個(gè)創(chuàng)立過(guò)程只需單擊和拖動(dòng)鼠標(biāo)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(jié)果。Simulink是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的多領(lǐng)域仿真和基于模型的設(shè)計(jì)工具。對(duì)各種時(shí)變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號(hào)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(kù)來(lái)對(duì)其進(jìn)行采用2.MATLAB/SIMULISimulink是MATLA撮重要的組件之一

3、，它提供一個(gè)動(dòng)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(diǎn)，并基于以上優(yōu)點(diǎn) 和設(shè)計(jì)。同時(shí)有大量的第三方軟件和硬件可應(yīng)用于或被要求應(yīng)用于Simulink是MATLAB的一種可視化仿真工具，現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的一個(gè)軟件包， 制及數(shù)字信專建立Simulink模型:(800字左右)設(shè)計(jì)、仿真、執(zhí)行和測(cè)試。構(gòu)架在Simulink根底之上的其他產(chǎn)品擴(kuò)展了Simulink多領(lǐng)域建模功能，也提供了用于設(shè)計(jì)、執(zhí)行、驗(yàn)證和確認(rèn)任務(wù)的相應(yīng)工具。Simulink與MATLAB緊密集成，可以直接訪問(wèn)MATLAEk量的工具來(lái)進(jìn)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(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù)據(jù)的定義。其特點(diǎn)：豐富的可擴(kuò)充的預(yù)定義模塊庫(kù)交互式的圖形編輯器來(lái)組合和管理直觀的模塊圖以設(shè)計(jì)功能的層次性來(lái)分割模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜設(shè)計(jì)的管理通過(guò)Model Explorer導(dǎo)航、創(chuàng)立、配置、搜索模型中的任意信號(hào)、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(zhǎng)或變步長(zhǎng)運(yùn)行仿真，根據(jù)仿真模式Normal,Accelerator,RapidAccelerator來(lái)決定以解釋性的方式運(yùn)行或以編譯C代碼的形式來(lái)運(yùn)行模型圖形化的調(diào)試器和剖

5、析器來(lái)檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計(jì)的性能和異常行為可訪問(wèn)MATLAB而對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號(hào)參數(shù)和測(cè)試數(shù) 據(jù)模型分析和診斷工具來(lái)保證模型的一致性，確定模型中的錯(cuò)誤SIMULINK的啟動(dòng)為建模做準(zhǔn)備：1.運(yùn)行MATLAB3.模型建立及仿真饋詳細(xì)步驟/打印后貼上2.在Command Window鹵 口輸入simulink-按Enter，啟動(dòng)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

7、ew說(shuō)JudBfco$sF- *_ C4HMNy U* EMCMiCWthMMDqjnKlh,= Dacnvta-Lbt ifid BiOp*ralsrdUXHAJ門心U臥OMTiSWXiS-MWWlMtViModtl-VidaUINAI.-FWU ABuMytHMpaT3 | SRnrin$一airtriiiI=MWWF&： U|n -1HEr同“+ 翊CoHkrief VMriP .(刷內(nèi)gSjfflWEmay: 9陟* Til la AdqwMai bctni+ 袖EA.5mtatarLHfc rm!Ui9 Csdta W FuU-LOflAMMiL翌 d 時(shí)Biociiiei段

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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(dòng))D在s gTransfer Fen Transport ScopeDelay(3).對(duì)局部模塊進(jìn)行修改：雙擊所要修改的模塊即可對(duì)其參數(shù)進(jìn)行一I設(shè)置和點(diǎn)擊圖形下面的文字對(duì)其進(jìn)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(hào) * 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(jī)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(shè)置為確定后圖變?yōu)?(3)兩次拖動(dòng)左邊界分別設(shè)為4001和4000:確定后圖為:改為將該擾動(dòng)信號(hào)加到系統(tǒng)輸入端，如下列

16、圖:選定仿真時(shí)間，仿真運(yùn)行，運(yùn)行完畢后，雙擊“Scope得到結(jié)果:當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后，假設(shè)加一個(gè)擾動(dòng)信號(hào)，PID控制器可以很快對(duì)被控對(duì)象的響應(yīng)進(jìn)行校正,使其盡快穩(wěn)定。由上圖可以看出，該P(yáng)ID控制器效果良好。從系統(tǒng)接入PID控制器前后的階躍響應(yīng)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(shí)現(xiàn)PID控制器的離線設(shè)計(jì)和整定，并可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室仿真。但是 這種常規(guī)?PID控制不具有自適應(yīng)性，在長(zhǎng)期工作時(shí)對(duì)象參數(shù)會(huì)產(chǎn)生偏移，系統(tǒng)具有時(shí)變不確定性，也存在非線性，工況點(diǎn)附近小范圍的線性化假設(shè)在整個(gè)工作范圍中不能成立時(shí) 就難以到達(dá)理想的控制效果。為此，我們可以考慮自適應(yīng)的PID控制算

17、法。5.2小結(jié)及體會(huì): 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(jié)果與討論5.1課程設(shè)計(jì)結(jié)果分析1.4SAAlAarevtMSAAlAarevtM SnalRovtrSnalRovtr St