【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 分量，其表達(dá)式為： Fh=30sin(`x) (34) 式中的正弦項(xiàng)是為考慮坡路與水平夾角的變化而引入的。In1模塊：為“指令”驅(qū)動(dòng)力Fe提供輸入端口。Out1模塊：為輸出汽車實(shí)際速度Sa提供輸出端。Constant1模塊：設(shè)置驅(qū)動(dòng)力上限，Constant value欄填寫1000。MinMax1模塊：，F(xiàn)unction欄填寫min（缺省設(shè)置），Number of input ports欄填寫2（缺省設(shè)置），則模塊輸入取兩個(gè)輸入中的小者。與此同時(shí)，該模塊的圖標(biāo)以min表示。Constant模塊：設(shè)置制動(dòng)力下限，Constant value欄填寫2000。MinMax模塊：，F(xiàn)unction欄填寫max，則模塊取兩個(gè)輸入中的大者。與此同時(shí)，該模塊的圖標(biāo)也以max表示。Clock模塊：為接受仿真時(shí)間數(shù)據(jù)t提供輸入端口。F模塊：實(shí)現(xiàn)空氣阻力Fw（見(jiàn)式33），該模塊的輸入是[x`,t]構(gòu)成的向量，所以，根據(jù)F模塊表達(dá)式必須遵循的第一個(gè)規(guī)則，*（u(1)+20*sin(*u(2))）^2。F1模塊：實(shí)現(xiàn)重力分量Fh（式34）。該模塊的輸入為位移標(biāo)量x，輸出是重力分量Fh，則在Expression欄中填寫30*sin(*u)。 動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)在時(shí)域分析中，要考慮以下五個(gè)性能指標(biāo)，包括上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)節(jié)時(shí)間、超調(diào)量和穩(wěn)態(tài)誤差。通常，用和評(píng)價(jià)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，用評(píng)價(jià)系統(tǒng)的阻尼程度，而是同時(shí)反映響應(yīng)速度和阻尼程度的綜合性能指標(biāo)，穩(wěn)態(tài)誤差是系統(tǒng)控制精度或抗干擾能力的一種度量。1．上升時(shí)間指單位階躍響應(yīng)曲線從穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%所需要的時(shí)間。系統(tǒng)的響應(yīng)速度與成正比；而當(dāng)阻尼振蕩頻率一定時(shí)，阻尼比越小，上升時(shí)間越短。2．峰值時(shí)間指單位階躍響應(yīng)曲線超過(guò)其穩(wěn)態(tài)值達(dá)到第一個(gè)峰值所需要的時(shí)間。當(dāng)阻尼比一定時(shí)，閉環(huán)極點(diǎn)離負(fù)實(shí)軸的距離越遠(yuǎn)，系統(tǒng)的峰值時(shí)間越短。3．調(diào)節(jié)時(shí)間響應(yīng)曲線達(dá)到并不再超出該誤差帶的最小時(shí)間，稱為調(diào)節(jié)時(shí)間。調(diào)節(jié)時(shí)間標(biāo)志著過(guò)渡過(guò)程結(jié)束，系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)過(guò)程。4．超調(diào)量 指在響應(yīng)過(guò)程中，超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏離量與穩(wěn)態(tài)值之比。超調(diào)量?jī)H是阻尼比的函數(shù)，而與自然頻率無(wú)關(guān)，阻尼比越大，超調(diào)量越小，反之亦然。5．穩(wěn)態(tài)誤差的計(jì)算穩(wěn)態(tài)誤差是系統(tǒng)控制精度的一種度量，在控制系統(tǒng)中，穩(wěn)態(tài)誤差是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。對(duì)于一個(gè)實(shí)際的控制系統(tǒng)，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、輸入作用的類型（控制量或擾動(dòng)量）、輸入函數(shù)的形式（階躍、斜坡或加速度）不同，控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)輸出不可能在任何情況下都與輸入一致或相當(dāng)，也不可能在任何情況下都能準(zhǔn)確地恢復(fù)到原來(lái)平衡位置。所以只有在規(guī)定要求下的穩(wěn)態(tài)誤差范圍之內(nèi)，所研究的系統(tǒng)才有意義。4 PID控制器 PID控制簡(jiǎn)述PID(Proportional lntegral Derivative)，最早的PID控制器由Tayor Instrument公司的工程師們?cè)O(shè)計(jì)制造。在上世紀(jì)50年代，PID控制器從模擬氣動(dòng)方式轉(zhuǎn)換到模擬電動(dòng)方式，而最終在70年代微處理器發(fā)明后，發(fā)展成為微處理器數(shù)字控制器。PID控制器在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用有著以下幾個(gè)原因:l)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單:。2)應(yīng)用廣泛:在工業(yè)應(yīng)用過(guò)程中，人們已經(jīng)積累了安裝和維護(hù)PID控制器的大量經(jīng)驗(yàn)。PID算好更是為很多工程師熟記。3)易于獲取:在市TD上有大量商品PID控制器，極易得到。而PID控制器的廣泛應(yīng)用和工業(yè)制造商的支持保證了在未來(lái)PID控制器也是容易得到的。4)適用性好:只要通過(guò)調(diào)節(jié)控制器的3個(gè)參數(shù)就可以使一個(gè)控制器應(yīng)用到不同的被控過(guò)程并表現(xiàn)出色。而通過(guò)考察控制器的內(nèi)部原理可以證明PID控制器適用大部分的被控過(guò)程。更重要的是，人們發(fā)現(xiàn)對(duì)于一個(gè)沒(méi)有非線性單元的被控過(guò)程，無(wú)法使用更復(fù)雜的控制器來(lái)提高控制能力。PID控制器給出相同控制能力的最簡(jiǎn)單的控制機(jī)構(gòu)。5)魯棒性好:。具有PID特點(diǎn)的調(diào)節(jié)器既可以作為控制器，叫PID控制器；也可以作為校正器，叫PID校正器。它們都能發(fā)揮其獨(dú)特的多項(xiàng)調(diào)節(jié)功能。PID校正是一種負(fù)反饋閉環(huán)控制。PID校正器通常與被控制對(duì)象串聯(lián)連接，設(shè)置在負(fù)反饋閉環(huán)控制的前向通道上。若校正器與系統(tǒng)的前向通道或者前向通道的一部分構(gòu)成負(fù)反饋閉環(huán)連接，這種校正叫做反饋校正。 PID控制規(guī)律。在PID控制器調(diào)節(jié)作用下，對(duì)誤差信號(hào)e（t）分別進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，三個(gè)作用分量之和作為控制信號(hào)輸出給被控制對(duì)象。圖中信號(hào)為其對(duì)應(yīng)量的拉氏變換。 PID控制器原理圖PID控制器是一種比例、積分、微分并聯(lián)控制器。它是最廣泛應(yīng)用的一種控制器。PID控制器的數(shù)學(xué)模型可以用下式表示: （41）其中:u(t)一控制器的輸出e(t)一控制器輸入，它是給定值和被控對(duì)象輸出值的差，稱偏差信號(hào)。Kp一控制器的比例系數(shù)。Ti一控制器的積分時(shí)間。Td一控制器的微分時(shí)間。盡管不同類型的控制器，其結(jié)構(gòu)、原理各不相同，但是PID控制器基本組成部分只有三種：比例（P）部分、積分（I）部分和微分（D）部分。這幾種控制規(guī)律可以單獨(dú)使用，但是更多場(chǎng)合是組合使用。如比例（P）控制、比例積分（PI）控制、比例積分微分（PID）控制等。比例（P）部分：比例調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、快速，對(duì)于具有自平衡性的控制對(duì)象可能產(chǎn)生靜差（自平衡性是指系統(tǒng)階躍響應(yīng)終值為一有限值)。而對(duì)于帶有滯后的系統(tǒng)，可能產(chǎn)生振蕩，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性也隨之降低。增大比例系數(shù)KP，可以加快響應(yīng)速度，減小系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)誤差，從而有利于提高控制精度。然而KP取的過(guò)大，系統(tǒng)開(kāi)環(huán)增益也隨之加大，一般將導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性降低甚至激烈震蕩(也有一些系統(tǒng)，其穩(wěn)定性隨KP增大反而變好。此時(shí)，如果殘差過(guò)大，則需要通過(guò)其它途徑解決)。減小比例系數(shù)KP，能使系統(tǒng)減少超調(diào)量，穩(wěn)定裕度增大，卻同時(shí)降低了系統(tǒng)的調(diào)節(jié)精度，導(dǎo)致過(guò)度過(guò)程時(shí)間延長(zhǎng)。單純的比例控制適用于擾動(dòng)不大，滯后較小，負(fù)荷變化小，要求不高，允許有一定余差存在的場(chǎng)合。工業(yè)生產(chǎn)中比例控制規(guī)律使用較為普遍。積分（I）部分：積分部分?jǐn)?shù)學(xué)表達(dá)式表示如下： （42） 從積分部分的數(shù)學(xué)表達(dá)式可以知道，只要存在偏差，則它的控制作用就會(huì)不斷地積累，輸出控制量以消除偏差?？梢?jiàn)，積分部分的作用可以消除系統(tǒng)的偏差?？墒欠e分作用具有滯后特性，積分控制作用太強(qiáng)會(huì)使系統(tǒng)超調(diào)加大，控