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时间:2018-10-28
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1、上机实验报告学院:机电工程学院班级:13级电信一班实验四PID控制系统的Simulink仿真分析一、实验目的和任务1.掌握HD控制规律及控制器实现。2.掌握用Simulink建立PTD控制器及构建系统模型与仿真方法。二、实验原理和方法在模拟控制系统中,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。P1D控制规律写成传递函数的形式为aG(5)=—=K(-\-Tds)—K-+Kds(7⑴pTtsdpsdK式中,为比例系数;久为积分系数;为微分系数;7;=2为积分吋间常Ki数•’7;=&为微分时间常数;
2、Kp简争来说,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吋间常数7;,7;越大,积分作用越弱,反之则越强。(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,减少调节吋间。三、实验使用仪器设备计算机、MATLAB软件四、实验内容(步骤)1、在MATLAB命令窗口中输入“simulink”进入仿真界面。2、构建PID
3、控制器:(1)新建Simulink模型窗口(选择“File/New/Model”),在SimulinkLibraryBrowser巾将需要的模块拖动到新建的窗U巾,根据PID控制器的传递函数构建出如下模型:各模块如下:MathOperations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。Continuous模块俾中的Integrator模块,它是和分模块;Derivative模块,它是微分模块。MathOperations模块库中的Add模块,它是加法模块
4、,默认是两个输入相加,双击该模块,将‘ListofSigns’框中的两个加号(++)后输入一个加号(+),这样就改为Y三个加号,用来表示三个信号的叠加。Ports&Subsystems模块犀中的Ini模块(输入端口模块)和Outl模块(输出端口模块)。(2)将上述结构图封装成HD控制器。①创建子系统。选屮上述结构图后再选择模型窗口菜单“Edit/CreatSubsystem”②封装。选中上述子系统模块,再选择模型窗口菜单“Edit/MaskSubsystem”③根据需要,在封装编辑器对话框中进行一些封装设置,包括设置封装文木、对话框、图标等。木次试验主要需进行以
5、下几项设置:Icon(图标)项:“Drawingcommands”编辑框中输入“disp(‘PID’)”,如下左图示:Parameters(参数)项:创建Kp,Ki,Kd三个参数,如卜*右图示:念Maskeditor:Subsystem□IconParameters
6、Initialization
7、Documentation
8、2d2dJjkpkpedit0kikiedit▼Rkdkdedit▼17RDialogparametersPromptVariableTypeEvaluateTunableOptionsforselectedparameterPopups(o
9、neperline):Indialog:P/ShowparaiEnableparDialogcallback:UnmaskOK
10、G^ncelHelpWy
11、至此,PTD控制器便构建完成,它吋以像Simulink自带的那些模块一•样,进行拖拉,或用于创建其它系统。3、搭建一单冋路系统结构框图如下图所示:3zhangling2FileEditViewSimulationFormatToolsHelp其黾®
12、2
13、■
14、l0.0
15、Ho?malZ恩崮囹参圈tiReady100%ode45所需模块及设置:Sources模块库中Step模块;Sinks模块库中的Scope模块;C
16、ommonlyUsedBlocks模块犀中的Mux模块;Continuous模块鹿中的Zero-Pole模块。Step模块和Zero-Pole模块设置如下:StepOutputastep.ParametersSteptiae:FInitialvalue:RFinalvalue:F"Sanpletizne:RInterpretvectorparametersas1*DEnablezerocrossingdetectionCancelHelpIOKI9BlockParameters:Zero-PoleZero-PoleMatrixexpressionforzeros
17、.Vectorexpre
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