汽车运动控制系统仿真.docx

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1、汽车运动控制系统仿真12020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。目录一、摘要2二、课程设计任务31．问题描述32．设计要求3三、课程设计内容41、系统的模型表示42、利用Matlab进行仿真设计43、利用Simulink进行仿真设计9总结与体会10参考文献1022020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。摘要本课题以汽车运动控制系统的设计为应用背景，利用MATLAB语言对其进行设计与仿真.首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统模型，确定期望的静态指标稳态误差和动态指标

2、搬调量和上升时间，最终应用MATLAB环境下的.m文件来实现汽车运动控制系统的设计。其中.m文件用step函数语句来绘制阶跃响应曲线，根据曲线中指标的变化进行P、PI、PID校正；同时对其控制系统建立Simulink进行仿真且进行PID参数整定。仿真结果表明，参数PID控制能使系统达到满意的控制效果，对进一步应用研究具有参考价值，是汽车运动控制系统设计的优秀手段之一。关键词：运动控制系统PID仿真稳态误差最大超调量32020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。一、课程设计任务1.问题描

3、述如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量能够忽略不计，而且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。vvbvmu根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为：mvbvuyv系统的参数设定为：汽车质量m=1000kg，比例系数b=50N·s/m，汽车的驱动力u=500N。根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N时，汽车将在5秒内达到10m/s的最大速度。由于该系统为

4、简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标能够设定为：上升时间：tr<5s；最大超调量：σ％<10％；稳态误差：essp<2％。42020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。2.设计要求1．写出控制系统的数学模型。2．求系统的开环阶跃响应。3．PID控制器的设计（1）比例（P）控制器的设计（2）比例积分（PI）控制器的设计（3）比例积分微分（PID）控制器的设计利用Simulink进行仿真设计。二、课程设计内容1.系统的模

5、型表示假定系统的初始条件为零，则该系统的Laplace变换式为：msV(s)bV(s)U(s)Y(s)即msY(s)bY(s)U(s)V(s)则该系统的传递函数为：Y(s)1U(s)msb如果用Matlab语言表示该系统的传递函数模型，相应的程序代码如下：num=1;den=[1000,50];sys=tf(num,den)同时，系统的数学模型也可写成如下的状态方程形式：b1vvummyv如果用Matlab语言表示该系统状态空间模型，相应的程序代码如下：52020年4月19日