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1、梧州学院MATLAB与系统仿真专业：机械设计制造及其自动化班级：08机械2班学号：200800606220姓名：庞聪邮箱：183134030@qq.com2011年7月5日一、带饱和输出特性PID控制系统的被控对象为=，其PID控制器为===5+。以与为前向通道的单位负反馈系统。试对于PID控制器分别采用以下3种办法：PID控制3个分量叠加、传递函数方框图与PID控制子系统绘制其Simulink仿真模型图，并对其进行阶跃仿真。然后对PID控制子系统进行封装。（结合P141例7-5、P144例7-6）（本题20分）【解】：（1）分析：根据题
2、意，已知PID控制器为=,即=5,=0.048,=0。PID的3个作用分量。（2）PID的三个分量叠加法将PID的3个分量叠加作用直接绘制在系统中的Simulink模型图的0706.mdl如下图所示。途中的阶跃信号为1，即单位阶跃作用，三信号叠加模块Add，混路器模块Mux，饱和特性为1.1，时间延迟为60S，仿真时间输入2000s。如图示PID控制3个分量叠加的Simulink模型mx0706.mdl根据PID控制三个分量叠加的Simulink模型mx0706.mdl可得出下面的系统的单位阶跃给定响应曲线，如图示系统的单位给定响应曲线（
3、3）传递函数的方框图法：将PID的三个分量叠加作用（求和）通分后求得一个传递函数，即===5+=，将传递函数绘制在系统的Simulink模型mx0706a.mdl如图7-62所示。对模型mx0706a.mdl进行仿真，结果同样得到7-61所示的系统的单位阶跃给定响应曲线。PID控制传递函数方框的Simulink模型mx0706a.mdl根据PID控制传递函数方框的Simulink模型mx0706a.mdl进行仿真得到如图7-58a所示系统单位阶跃给定响应曲线。系统的单位阶跃给定响应曲线（4）PID系统控制法。定义子系统，如图模型mx070
4、6b.mdl，如图示PID控制子系统的Simulink模型mx0706b.mdl创建子系统图如下：PID控制子系统Subsystem的Simulinkmx0706b/Subsystem子系统的封装（1）子系统封装步骤如下图示：准备封装的子系统mx0706b/subsystemIcon标签页Parameters标签页Initialization标签页Documentation标签页封装系统后的块参数功能封装PID控制子系统的Simulink模型二、例17-9：试用“SimPowerSystems”实体图形化模型库的模块建立转速闭环直流脉宽P
5、WM-M调速系统的仿真模型，并对其进行仿真。（结合P334页的例17-10、P337页的例17－11）（本题20分）【解】1、利用“SimPowerSystems”实体图形化模型库的模块建立转速闭环直流脉宽PWM-M调速系统的仿真模型如下图示：转速闭环直流脉宽PWM-M调速系统仿真模型mx1709.mdl2、建立仿真模型过程设置参数如下：（1）选路器Selector参数设置如下图示：Selector参数设置对话框（2）直流电动机DCMmachine参数设置如下图直流电动机DCMmachine参数设置对话框（1）直流电压Us=220V,Uf
6、=220V（2）两组PWM发生器参数设置：GeneratorMode发生器工作模式选择为单臂桥、Carrierfrequency(Hz)载波频率设置为80Hz。3、转速调节器ASR的传递函数=4、模型仿真及仿真结果模型mx1709.mda的仿真波形a模型mx1709.mda的仿真波形b三、某温度过程控制系统被控广义对象的传递函数为：，式中：K=10（℃/kg）/min，T=50s，=80/5s，试用Cohen-Coon整定公式计算系统串联P、PI、PD、PID校正器的参数，并进行阶跃给定响应的仿真。要求利用题目一已经封装好的PID控制器进
7、行仿真，合理调整P、I、D三个参数，还可以随意再增加适当的环节，使最后的仿真曲线效果要求尽量达到超调量较小，响应速度较快，振荡次数较少的最佳效果。（结合P401例18-10）（本题20分）【解】利用kttau（）先求被控对象传递函数拟合成延迟一贯性环节的三个参数K、T、。再利用cc01（）函数计算P、PI、PID、校正器参数的程序jl1410.m如下：%MATLABPROGRAMj11410.mclearG1=tf(10/60,[501]);G2=tf(1,[501]);tau1=80*pi/5;[np,dp]=pade(tau1,2);
8、GP=tf(np,dp);G=G1*G2*GP;[K,T,tau]=kttau(G);[Gc1]=cc01(1,[K,T,tau])[Gc2]=cc01(2,[K,T,tau])[Gc3]=c
