【文章內(nèi)容簡介】 實驗，獲取控制對象單位階躍響應 ： MATLAB與系統(tǒng)仿真 ? 例：基本 PID控制 SIMULINK仿真 仿真時取 kp=60,ki=1,kd=3，輸入指令為 rin(k)=sin(*pi*t) 采用 ODE45迭代方法，仿真時間為 10s。 T r a n s f e r Fc n133s + 25 s2S u mS i g n a lG e n e r a t o r S c o p eP I D C o n t r o l l e rP I DM u xM u x PID控制系統(tǒng)仿真 MATLAB與系統(tǒng)仿真 參數(shù)設置 MATLAB與系統(tǒng)仿真 仿真曲線 MATLAB與系統(tǒng)仿真 數(shù)字 PID ? 離散 PID控制算法： ?? ????? kj dip T ke r r orke r r orkTje r r orkke r r orkku 0 )1()()()()(? 離散系統(tǒng)的數(shù)字 PID控制仿真： MATLAB與系統(tǒng)仿真 ? 例：被控對象為： ? 采樣時間為 1ms，采用 Z變換進行離散化，進過 Z變換后的離散化對象為： ? yout(k)=den(2)yout(k1)den(3)yout(k2)den(4)yout(k3) ? +num(2)u(k1)+num(3)u(k2)+num(4)u(k3) ? 分別對階躍信號、正弦信號和方波信號進行位置響應，設計離散 PID控制器。其中， S為信號選擇變量， S=1時為階躍跟蹤， S=2為方波跟蹤， S=3為正弦跟蹤。 ssssG 523407)(23 ???MATLAB與系統(tǒng)仿真 ? clear all。 ? close all。 ? ts=。 ? sys=tf(523407,[1,10465,0])。 ? dsys=c2d(sys,ts,39。z39。)。 ? [num,den]=tfdata(dsys,39。v39。)。 ? u_1=。u_2=。u_3=。 ? y_1=。y_2=。y_3=。 ? x=[0,0,0]39。 ? error_1=0。 ? for k=1:1:500 ? time(k)=k*ts。 ? S=3。 ? if S==1 ? kp=。ki=。kd=。 ? rin(k)=1。 %Step Signal ? elseif S==2 ? kp=。ki=。kd=。 ? rin(k)=sign(sin(2*2*pi*k*ts))。 %Square Wave Signal ? 方法一 MATLAB與系統(tǒng)仿真 ? elseif S==3 ? kp=。ki=。kd=。 %Sine Signal ? rin(k)=*sin(2*2*pi*k*ts)。 ? end ? u(k)=kp*x(1)+kd*x(2)+ki*x(3)。 %PID Controller ? %Restricting the output of controller ? if u(k)=10 ? u(k)=10。 ? end ? if u(k)=10 ? u(k)=10。 ? end ? %Linear model ? yout(k)=den(2)*y_1den(3)*y_2den(4)*y_3+num(2)*u_1+num(3)*u_2+num(4)*u_3。 ? error(k)=rin(k)yout(k)。 ? %Return of parameters ? u_3=u_2。u_2=u_1。u_1=u(k)。 MATLAB與系統(tǒng)仿真 ? y_3=y_2。y_2=y_1。y_1=yout(k)。 ? x(1)=error(k)。 %Calculating P ? x(2)=(error(k)error_1)/ts。 %Calculating D ? x(3)=x(3)+error(k)*ts。 %Calculating I ? error_1=error(k)。 ? end ? figure(1)。 ? plot(time,rin,39。b39。,time,yout,39。r39。)。 ? xlabel(39。time(s)39。),ylabel(39。rin,yout39。)。 ? figure(2)。 ? plot(time,error,39。r39。) ? xlabel(39。time(s)39。)。ylabel(39。error39。)。 MATLAB與系統(tǒng)仿真 階躍跟蹤及其偏差 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 0 . 3 5 0 . 4 0 . 4 5 0 . 500 . 20 . 40 . 60 . 811 . 21 . 4t i m e ( s )rin,yout0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 0 . 3 5 0 . 4 0 . 4 5 0 . 5 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 811 . 2t i m e ( s )error仿真曲線： MATLAB與系統(tǒng)仿真 方波跟蹤及其偏差 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 0 . 3 5 0 . 4 0 . 4 5 0 . 51 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 60 . 81t i m e ( s )rin,yout0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 0 . 3 5 0 . 4 0 . 4 5 0 . 52 1 . 51 0 . 500 . 51t i m e ( s )errorMATLAB與系統(tǒng)仿真 0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 0 . 3 5 0 . 4 0 . 4 5 0 . 5 0 . 8 0 . 6 0 . 4 0 . 200 . 20 . 40 . 6t i m e ( s )rin,yout0 0 . 0 5 0 . 1 0 . 1 5 0 . 2 0 . 2 5 0 . 3 0 . 3 5 0 . 4 0 . 4 5 0 . 5 0 . 1 0 . 0 8 0 . 0 6 0 . 0 4 0 . 0 200 . 0 20 . 0 40 . 0 60 . 0 80 . 1t i m e ( s )error正弦跟蹤及其偏差 MATLAB與系統(tǒng)仿真 ? 方法二 MATLAB與系統(tǒng)仿真 參數(shù)設置 MATLAB與系統(tǒng)仿真 階躍跟蹤及其偏差 MATLAB與系統(tǒng)仿真 ? 增量式 PID控制算法 ))2()1(2)(()())1()(()(??????????ke r r orke r r orke r r orkke r r orkke r r orke r r orkkudipMATLAB與系統(tǒng)仿真 ? 積分分離 PID控制算法及仿真 ? 基本思想：當被控量與設定值偏差較大時，取消積分作用，以免由于積分作用使得系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，超調(diào)量增大；當被控量接近給定值時，引入積分控制，以便消除靜差，提高控制精度。具體步驟： ? （ 1）人為設定閾值 e0；