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1、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：根据题意，已知PID控制器为=5+，即=5，=0.048，=0。PID的三个分量。2、PID的三个分量叠加法则。3、将PID的三个分量叠加作用直接绘制早系统中Simulink模型如图所示。图中的阶跃信号设为
2、“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或“-1”，时间延迟“80”s，仿真时间为“2000”。模块的设置参数如图所示根据PID控制三个分量叠加的Simulink模型可得出下面的系统的单位阶跃给定响应曲线如图4、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。根据PID控制传递函数方框的Simuli
3、nk模型进行仿真得到如图所示系统单位阶跃给定响应曲线。5、PID系统控制法。定义子系统，如图模型，如图所示：定义子系统如图所示：（6）子系统的封装。封装步骤如图所示封装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PWM-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图所示：转速闭环直流脉宽P
4、WM-M调速系统仿真模型panpeifu2.mdl（2）部分模块的参数设置如下：DCMachine参数设置对话框Selector参数设置对话框selector参数设置对话框电桥参数设置对话框（3）转速调节器的传递函数=(4)模型的仿真及仿真结果在仿真模型panpeifu2.mdl中，选择算法Ode23tb，即仿真的结果如图a图和b图所示(a)（b）模型panpeifu2.mdl的仿真波形三、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、PI
5、D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：%MATLABFUNCTIONPROGRAMj11410.mclearG1=tf(10/60,[501]);G2=tf(1,[501
6、]);tau1=80*pi/5;[np,dp]=pade(tau1,2);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]=cc01(3,[K,T,tau])[Gc4]=cc01(4,[K,T,tau])G12=G1*G2;Gcc1=feedback(G12*Gc1,Gp);set(Gcc1,'Td',tau1);step(Gcc1);holdonGcc2=feedback(G12*Gc2,Gp);set(Gcc2,'Td
7、',tau1);step(Gcc2);Gcc3=feedback(G12*Gc3,Gp);set(Gcc3,'Td',tau1);step(Gcc3);Gcc4=feedback(G12*Gc4,Gp);set(Gcc4,'Td',tau1);step(Gcc4);axis([0,1000,0,1.5]);gtext('1Pcontrol')'gtext('2PIcontrol')'gtext('3PDcontrol')'gtext('4PIDcontrol')程序运行后，求出P、PI、PD、PID、校正器的传递函数分别为：Gc1=9.7294Transfer
8、function:732.2s+7.4
