实验四PID控制系统的SimulinkWord版

1、传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！自动控制理论上机实验报告学院：机电工程学院 班级：13级电信一班姓名：学号：传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！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pid控制规律及控制器实现。2掌握用simulink建立pid控制器及构建系统模型与仿真方法。2、 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。pid控制规律写成传递函数的形式为a 式中，为比例系数；为积分系数；为微分系数；为积分时间常数；为微分时

2、间常数；简单来说，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时间常数，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，减少调节时间。3、 实验使用仪器设备计算机、matlab软件4、 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控制器：（1）新建simuli

3、nk模型窗口（选择传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！“file/new/model”）,在simulink library browser中将需要的模块拖动到新建的窗口中，根据pid控制器的传递函数构建出如下模型：各模块如下： math operations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模块库中的integrator模块，它是积分模块；derivative模块，它是微分模块。 math operations模块库中的add模块，它是加法模块，默认是两

4、个输入相加，双击该模块，将list of signs框中的两个加号（+）后输入一个加号（+），这样就改为了三个加号，用来表示三个信号的叠加。 ports & subsystems模块库中的in1模块（输入端口模块）和out1模块（输出端口模块）。（2）将上述结构图封装成pid控制器。 创建子系统。选中上述结构图后再选择模型窗口菜单“edit/creat subsystem” 封装。选中上述子系统模块，再选择模型窗口菜单“edit/mask subsystem” 根据需要，在封装编辑器对话框中进行一些封装设置，包括设置封装文本、对话框、图标等。本次试验主要需进行以下几项设置：icon（图标）项：

5、“drawing commands”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，如下右图示：传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！至此，pid控制器便构建完成，它可以像simulink自带的那些模块一样，进行拖拉，或用于创建其它系统。传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！3、搭建一单回路系统结构框图如下图所示：所需模块及设置：sources模块库中step模块；sinks模块库中的scope模块；commonly used blocks模块库中的mux模块；continuous模块库中的zero-

6、pole模块。step模块和zero-pole模块设置如下：传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！4、构建好一个系统模型后，就可以运行，观察仿真结果。运行一个仿真的完整过程分成三个步骤：设置仿真参数、启动仿真和仿真结果分析。选择菜单“simulation/confiuration parameters”，可设置仿真时间与算法等参数，如下图示：其中默认算法是ode45（四/五阶龙格-库塔法），适用于大多数连续或离散系统。传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！5、双击pid模块，在弹出的对话框中可设置pid控制器的参数kp,ki,kd：设置好参数后，单击“simul

7、ation/start”运行仿真，双击scope示波器观察输出结果，并进行仿真结果分析。比较以下参数的结果：（1） kp=8.5,ki=5.3,kd=3.4（2） kp=6.7,ki=2,kd=2.5传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！（3） kp=4.2,ki=1.8,kd=1.76、 以kp=8.5,ki=5.3,kd=3.4这组数据为基础，改变其中一个参数，固定其余两个，以此来分别讨论kp,ki,kd的作用。 kp=8.5 ki=5.3 改变kd=5kp=8.5 改变ki=7.3 kd=3.4传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！改变ki=9.5 kd=

8、5.3 ki=3.47、分析不同调节器下该系统的阶跃响应曲线（1）p调节 kp=8（2） pi调节 kp=5,ki=2传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！（3） pd调节 kp=8.5,kd=2.5（4）pid调节 kp=7.5,ki=5,kd=3五实验总结在本次实验中，不同于以往的自动控制实验，这次使用的simulink，将实验要求中的图形和参数绘制，在这上面花费的巨大的精力，通过修改参数，得出不同的实验结果。 pid控制各校正环节的作用如下：传播优秀word版文档 ，希望对您有帮助，可双击去除！ （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