PID控制系统的Simulink仿真分析

1、万授N瓶9学实验报告课程名称:MATLAB语言与控制系统仿真实验项目：_PID控制系统得Simulink仿真分析_专业班级:学号:姓名:指导教师：日期:机械工程实验教学中心？注：1、请实验学生及指导教师实验前做实验仪器设备使用登记；2、请各位学生大致按照以下提纲撰写实验报告，可续页；3、请指导教师按五分制（优、良、中、及格、不及格）给出报告成绩；4、课程结束后，请将该实验报告上交机械工程实验教学中心存档。一、实验目得与任务1 .掌握PIDS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。二、实验原理与方法在模拟控制系统中，控制器中最常用得控制规律就是P

2、ID控制。PID控制器就是一种线性控制器，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得形式为G(s)E(s)U(s)Kp(1TdS) KpKisKdS式中，Kp为比例系数；Ki为积分系数；Kd为微分系数；Ti色为积分时间常Ki数;Td6为微分时间常数；简单来说,PID控制各校正环节得作用如下：Kp（1）比例环节:成比例地反映控制系统得偏差信号，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，提高系统得无差度。积分作用得强弱取决于积分时间常数Ti,T越大,积分作用越弱，反之则越强。微分环节:反映偏差信号得变化趋势（变化速率），并能在偏差信

3、号变得太大之前，在系统中引入一个有效得早期修正信号，从而加快系统得动作速度，减少调节时间。三、实验使用仪器设备（名称、型号、技术参数等）计算机、MATB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控制器:（1）新建Simulink模型窗口（选择），在Simu1inkLibraryBrowser中将需要得模块拖动到新建得窗口中，根据PID控制器得传递函数构建出如下模型：Gainue-rivative各模块如下：MathOperations模块库中得Gain模块，它就是增益、拖到模型窗口中后双击模块,在弹出得对话框中将Gain分别改为Kp、

4、Ki、Kd,表示这三个增益系数。Continuous模块库中得Integrator模块，它就是积分模块；Derivative模块，它就是微分模块。MathOperations模块库中得Add模块，它就是加法模块，默认就是两个输入相加,双击该模块，将ListoSSigns框中得两个加号（+）后输入一个加号（+）,这样就改为了三个加号，用来表示三个信号得叠加、Ports&Subsystems模块库中得In1模块（输入端口模块）与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/CreatSubsystem封装、选中上述子系

5、统模块，再选择模型窗口菜单“Edit/MaskSubsystem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：“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，如下右图示:Maskeditor：SubsytemIconParametersinitialization|DocumentationrDialogparametersPromptVariableTypeEvaluateTunablekpkpeditaakik

6、iedit.kdkdedit1717OptionsforselectedparameterPopups(oneperline):Indialog:Showpa丁EnableparDialogJJcallback:I二JUnmaskOKCancelHelpApply母| lHngling o 回至此，PID控制器便构建完成，它可以像Simulink自带得那些模块一样，进行拖拉,或用于创建其它系统、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模块库中得Scope模块;CommonlyUsedBlocks模块库中得Mux模块;Continuou

7、s模块库中得Zero-Pole模块。Step模块与Zero-Pole模块设置如下：，BlockParametersjStepL_StepOutputa1tgp.ParaseteTE Block Parameters： SubsystemZerc-Poleyatrizexpressionforz*toe.Vector邑工。工胃后耳工口nfordo工眄andgain.Cutput|pppftE30BA1.4i1：IMI_H-5IQ6-:；-限.:；H:0i1051015Timeoffset10五、结论总结PID调节得基本特点pid调节即为比例，积分，微分调节。Kp为比例参数，主要就是用于快速调节误差；Ki为积分参数，主要就是用于调节稳态时间；Kd为微分参数，主要就是用于预测误差趋势，提前修正误差。随着kp,ki,kd减小，系统反应速度变慢，超调量逐渐减小，系统调整时间也在变小。使kd变化其余两个值不变,可瞧出随着kd得增加，超调量变小，震荡次数变少,调整时间变短。使kp变化其余两个值不