【正文】 接使用，還必須通過工程實(shí)際進(jìn)行調(diào)整和修改。 微分環(huán)節(jié)作用系數(shù) Td 的作用：改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。 PID 控制特點(diǎn) 理論 和實(shí)踐證明，即便是整定得很好的 PID 參數(shù)值，系統(tǒng)響應(yīng)的快速性與超調(diào)量之間也存在矛盾，二者不可能同時達(dá)到最優(yōu)，且系統(tǒng)在跟蹤設(shè)定值與抑制擾動方面對控制參數(shù)的要求也是矛盾的。因而，只要比例 微分 積分 被控對象 ??trin + ??tyout + + 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ９ 有足夠的時間，積分控制將能完全消除誤差，使系統(tǒng)誤差為零，從而消除穩(wěn)態(tài)誤差。但是，比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差。 PID 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理 在模擬控制系統(tǒng)中，控制器中最常用的控制規(guī)律是 PID 控制 .模擬 PID 控制系統(tǒng)原理框圖如圖 所示。只要輸入某一規(guī)律的輸入信號，執(zhí)行元件就能啟動、快速并準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)輸入量的變化規(guī)律 典型電液位置伺服控制系統(tǒng)如圖 圖 電液位置伺服系統(tǒng) 原理圖 計(jì) 算 機(jī)D / A放 大 器 比 例 方 向 閥 液 壓 缸 負(fù) 載位 移 傳 感 器A / D陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ５ 電液位置伺服機(jī)構(gòu)的基本要求 本系統(tǒng)是一種試驗(yàn)系統(tǒng)，作為對電液伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制的研究平臺，要求監(jiān)控軟件具有擴(kuò)展性，能調(diào)用不同控制方法來對電液伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制研究。它主要為系統(tǒng)提供驅(qū)動負(fù)載的液流。 (4)電液控制閥：包括電液伺服閥、電液比例閥等，其將電信號轉(zhuǎn)換成液壓量（液流的壓 力 及流量）輸出。所以，這樣的系統(tǒng)大量廣泛的應(yīng)用在工程機(jī)械、大型實(shí)驗(yàn)設(shè)備、船艦、航空航天、雷達(dá)部門。模型可視為對真實(shí)世界中物體或過程的信息進(jìn)行形式化的結(jié)果。 二、 電液位置控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模 系統(tǒng)是指其有某 些特定功能，相互聯(lián)系、相互作用的元素的集合。因此，電液伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真受到越來越多的重視。 隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，軍事、航空、宇航技術(shù)對所應(yīng)用的系統(tǒng)有了高精度，快速，大功率的要求。 陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 畢 業(yè) 生姓 名 ： 專業(yè) ： 電氣自動化技術(shù) 學(xué)號 ： 指導(dǎo)教師 ： 所屬系（部） ： 信 息 系 二〇一五年九月 I 陽泉學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)評閱書 題目： 基 于 MATLAB 的電液位置伺服控制系統(tǒng)的建模與仿真研 究 信息 系 電氣自動化技術(shù) 專業(yè) 姓名 設(shè)計(jì)時間： 2021 年 9 月 21 日 ~2021 年 11 月 22 日 評閱意見： 成績： 評閱教師： （簽字） 職 務(wù)： 201 年 月 日 陽泉學(xué)院 II 畢業(yè)設(shè)計(jì)評閱書 題目： 基 于 MATLAB 的電液位置伺服控制系統(tǒng)的建模與仿真研 究 信息 系 電氣自動化技術(shù) 專業(yè) 姓名 王冬 設(shè)計(jì)時間： 2021 年 9 月 21 日 ~ 2021 年 11 月 22 日 評閱意見： 成績： 指導(dǎo) 教師： （簽字） 職 務(wù)： 201 年 月 日 陽泉學(xué)院 III 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄卡 信 息 系 電氣自動化技術(shù) 專業(yè) 姓名 王冬 答 辯 內(nèi) 容 問 題 摘 要 評 議 情 況 記錄員： （簽名） 成 績 評 定 指導(dǎo)教師評定成績 答辯組評定成績 綜合成績 注：評定成績?yōu)?100 分制，指導(dǎo)教師為 20%，評閱教師為 30%，答辯組為 50%。電液伺服系統(tǒng)則以其反應(yīng)快、重量輕、尺寸小及抗負(fù)載剛性大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于以上各個行業(yè)中，在其控制算法上也有了進(jìn)一步的改進(jìn)，以適應(yīng)系統(tǒng)要求。 本文然后通過 MATLAB軟件中的動態(tài)仿真工具 SIMULINK建立了電液伺服控制陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ２ 系統(tǒng)仿真模型 ，通過對不同給定信號曲線的跟蹤，設(shè)計(jì)出一個優(yōu)良的 PID 控制器，表明 PID 控制器具有良好的抗干擾能位置和動態(tài)響速度。這里的系統(tǒng)是指廣義上的系統(tǒng)，泛指自然界的一切現(xiàn)象與過程。模型具有與系統(tǒng)相似的特性，可以以各種形式更深刻的反映實(shí)際系統(tǒng)的主要特征和運(yùn)動規(guī)律，是對實(shí)際系統(tǒng)更高層次上的抽象，本身就是對實(shí)體認(rèn)識的結(jié)果。 電液伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 : 圖 指 令 單 元控 制放 大 器電 液伺 服 閥執(zhí) 行 元 件檢 測 元 件負(fù) 載 圖 見圖 ，電液控制系統(tǒng)的組成通常包括以下幾個單元 : (1)指令單元：按照系統(tǒng)的動作要求發(fā)出相對應(yīng)的電壓信號。 (5)執(zhí)行元件：液壓缸或液壓馬達(dá)，液壓控制閥輸出的流量和壓力 使執(zhí)行元件的可動部分動作。 電液伺服控制系統(tǒng)建模 傳遞函數(shù)分析法是研究電液伺服系統(tǒng)最經(jīng)常采用的建模方式。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則是安全，可靠和高效率，具體包括： （ 1）可靠性：能保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行； （ 2）實(shí)用性：能滿足控制系統(tǒng)的各方面技術(shù)指標(biāo)要求，系統(tǒng)投入運(yùn)行后維護(hù)方便； （ 3）操作性：控制系統(tǒng)的人機(jī)界面便于操作人員操作，畫面直觀，全部過程采用中文顯示； （ 4）價格：系統(tǒng)投資合理，造價盡可能低； （ 5）維護(hù)功能：系統(tǒng)故障診斷功能完善， 維護(hù)容易。系統(tǒng)由模擬 PID控制器和被控對象組成。其調(diào)節(jié)器用在控制系統(tǒng)中，會使系統(tǒng)出現(xiàn)余差。積分作用太強(qiáng)會使系統(tǒng)超調(diào)加大，甚至使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩。下面從系統(tǒng)穩(wěn)定性、響應(yīng)速度、超調(diào)量和控制精度等各方面特性來分析 PID 三參數(shù)對 PID 控制品質(zhì)的影響。因?yàn)?PID 控制器的微分環(huán)節(jié)只影響系統(tǒng)偏差的變化率，其作用主要是在響應(yīng)過程中抑制偏差向任何方向的變化，對偏差變化進(jìn)行提前制動，降低超調(diào)，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 工程整定法。 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 １１ 臨 界比例度法整定 PID 參數(shù)步驟 : (1)將調(diào)節(jié)器積分時間設(shè)定為無窮大、微分時間設(shè)定為零（即 Ti＝∞， Td＝0），比例度適當(dāng)取值，調(diào)節(jié)系統(tǒng)按純比例作用投入。 (4)將比例度降至計(jì)算值上，觀察運(yùn)行，適當(dāng)調(diào)整。 調(diào)節(jié)規(guī)律 調(diào)節(jié)器參數(shù) KP KI KD P PI PID 用試湊法確定 PID 控制器參數(shù) : 試湊法就是根據(jù)控制器各參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響程度 ,邊觀察系統(tǒng)的運(yùn)行 ,邊修改參數(shù) ,直到滿意為止。將比例系數(shù) KP 由小到大變化 ,觀察系統(tǒng)的響應(yīng) ,直至速度快 ,且有一定范圍的超調(diào)為止。 MATLAB 的特色 (1)語言簡潔，編程效率高 (2)交互性好，使用方便 (3)強(qiáng)大的 繪圖能位置，便于數(shù)據(jù)可視化 (4)學(xué)科眾多、領(lǐng)域廣泛的工具箱 (5)開放性好，易于擴(kuò)充 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 １５ (6) 與 C 語言和 Fortran 語言有良好的接口 MATLAB 系統(tǒng)及工具箱 MATLAB 具有眾多工具箱，此次仿真設(shè)計(jì)中主要運(yùn)用仿真工具箱 (Simulink Toolbox)，下面對仿真工具箱做簡要介紹： SIMULINK 是 MATLAB 的工具箱之一，提供交互式動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和分析的圖形環(huán)境。利用 SIMULINK 圖形化的環(huán)境及提供的豐富的功能模塊，用戶可以創(chuàng)建層次化的系統(tǒng)模型。利用這些專用模塊庫， SIMULINK 可以方便地進(jìn)行 DSP 及通信系統(tǒng)等進(jìn)行仿真分析和原型設(shè)計(jì)。圖 右側(cè)窗口即是 SIMULINK 公共模塊庫中的子庫，如 Continuous(連續(xù)模塊庫 )、 Discrete(離散模塊庫 )、 Sinks(信宿模塊庫 )、 Sources(信源模塊庫 )等。 電伺服位置控系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析 電液伺服位置控系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為 : ）（ SG ssss 82634425 10 ???????? ?? 使用 Matlab 命令繪制其根軌跡圖，在 Command Window 中輸入如下程序： num=[*10e10]。 比例控制器（ PD） 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ２１ 圖 P、 PI、 PD 控制的 系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 由以上系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線跟蹤及穩(wěn)態(tài)誤差圖可知，加入微分器后系統(tǒng)的響應(yīng)曲線形狀仍是振蕩型，但震蕩次數(shù)顯著減少，并且超調(diào)量也降低了不少。 以對于電 液伺服位置控系統(tǒng)， PID控制器有較好地抗干擾能 力 。我 要特別感謝我的指導(dǎo)老師 郭志堅(jiān) 老師的熱情關(guān)懷和悉心指導(dǎo)。對我提出的問題給予詳細(xì)的回答和具體的指導(dǎo)，并給了我許多寶貴的意見，讓我有信心一步步完成自己的設(shè)計(jì)。滿足了該系統(tǒng)對設(shè)計(jì)性能參數(shù)的要求。 比例控制器（ PID） 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 ２２ 圖 PI、 PD、 PID 控制的 系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線 由圖可以看出，相比于其他控制器，系統(tǒng)經(jīng)過 PID 調(diào)節(jié)后，各項(xiàng)性能得到了很好的改善 。 rlocus(num,den) 運(yùn)行以上程序則可得系統(tǒng)的根軌跡圖形如圖 陽泉 學(xué)院 — 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 １９ 圖 從系統(tǒng)的根軌跡圖可知，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 打開 SIMULINK 模型窗口的方法 (1)在 MATLAB 菜單或庫瀏覽器菜單中選擇 File|New； (2)單擊庫瀏覽器的圖標(biāo) 。 設(shè)計(jì)仿真 首先對激振臺電液伺服位置控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真，電液伺服位置控系統(tǒng)的仿真模型如圖 。 (2)交互式的仿真環(huán)境 可以利用 SIMULINK 中的菜單或者是 MATLAB 的命令窗口輸入命令來對模型進(jìn)行仿真。它可以處理的系統(tǒng)包括 ：線性、非線性系統(tǒng)；離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)；單任務(wù)、多任務(wù)離散事件系統(tǒng)。 積分部分