matlab在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用-資料下載頁
2025-05-11 22:49本頁面
【正文】 lected_point = 0 + k = r = + 輸入指令以后，用鼠標(biāo)在圖中選取特征點(diǎn)（本例中為根軌跡與虛軸的交點(diǎn)），即解得臨界增益約為 k=。選擇點(diǎn)以后的圖如右圖所示。 PID控制器設(shè)計(jì) PID（比例 積分 微分）控制器是目前在實(shí)際工程中應(yīng)用最為廣泛的一種控制策略。 PID算法簡單實(shí)用，不要求受控對象的精確數(shù)學(xué)模型。 PID控制器的傳遞函數(shù) 1. 連續(xù) PID控制器的傳遞函數(shù) 連續(xù)系統(tǒng) PID控制器的表達(dá)式為 P I D0d ( )( ) ( ) ( ) ddt etx t K e t K e Kt??? ? ??連續(xù) PID控制器的傳遞函數(shù) IC P D P DI1( ) 1KG s K K s K T ss T s??? ? ? ? ? ?????為了避免純微分運(yùn)算，通常采用近似的 PID控制器，其傳遞函數(shù)為 DCPID1( ) 10 . 1 1TsG s KT s T s??? ? ??? ???2. 離散 PID控制器 離散 PID控制器的表達(dá)式為 P I D0( ) [ ( 1 ) ]( ) ( ) ( )kme k T e k Tx k T K e k T K T e m T KT???? ? ??簡化為 P I D0( ) ( 1 )( ) ( ) ( )kme k e kx k K e k K T e m KT???? ? ?? 離散 PID控制器的脈沖傳遞函數(shù)為 1IC P D1( ) ( 1 )1KG z K K zz?? ? ? ? PID控制器各參數(shù)對控制性能的影響 PID控制器的 、 和 三個參數(shù)的大小決定了 PID控制器的比例、積分和微分控制作用的強(qiáng)弱。 PK IK【 例 4】 某直流電機(jī)速度控制系統(tǒng)如圖所示，采用 PID控制方案，使用期望特性法來確定 、 和 這三個參數(shù)。建立該系統(tǒng)的Simulink模型，觀察其單位階躍響應(yīng)曲線，并且分析這三個參數(shù)分別對控制性能的影響。 PK IKD K D K解 使用期望特性法來設(shè)計(jì) PID控制器。 假設(shè) PID控制器的傳遞函數(shù)為 IC P D()KG s K K ss? ? ?系統(tǒng)閉環(huán)的傳遞函數(shù)為 2D P IB 4 3 2D P I113120550 ( )()6 6 0 ( 3 6 8 1 0 1 3 5 7 4 4 7 ) ( 4 8 6 0 0 0 1 3 5 7 4 4 7 ) 1 3 5 7 4 4 7K s K s KGss s K s K s K? ? ??? ? ? ? ? ?不妨假設(shè)希望閉環(huán)極點(diǎn)為： ， ， 和 300? 300? 30 30j?? 30 30j??則期望特征多項(xiàng)式為 4 3 2 666 0 12 78 00 64 80 00 0 16 2 10s s s s? ? ? ? ?D ?對應(yīng)系數(shù)相等，可求得： P ? I ?在 Command Window中輸入這 3個參數(shù)值 建立該系統(tǒng)的 Simulink模型如下 系統(tǒng)轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線如圖所示 使用 ZieglerNichols經(jīng)驗(yàn)整定公式進(jìn)行 PID控制器設(shè)計(jì) ZieglerNichols經(jīng)驗(yàn)整定公式是針對被控對象模型為帶有延遲的一階慣性傳遞函數(shù)提出的 () 1 sKG s eTs ??? ?【 例 5】 如圖 719所示的系統(tǒng)，被控對象為一個帶有延遲的慣性環(huán)節(jié)，試用 ZieglerNichols經(jīng)驗(yàn)整定公式，計(jì)算 PID控制器的參數(shù)，并且繪制其仿真系統(tǒng)單位階躍響應(yīng)曲線。 30T ?解 由該系統(tǒng)傳遞函數(shù)可知， 2K? 10? ?由 Ziegler Nichols經(jīng)驗(yàn)整定公式， 可得： P1 2 1 2 3 0 182 1 0.. .TKK ??? ? ??I 2 2 10 20T ?? ? ? ? D 10 5T ?? ? ? ?PID控制器的傳遞函數(shù)為： C P DI11( s ) = 1 = 1 . 8 ( 1 + + 5 s )20sG K T sTs??? ? ?????MATLAB/Simulink模型如圖所示， 仿真結(jié)果如圖所示，可見系統(tǒng)可以穩(wěn)定工作。 實(shí)驗(yàn)四 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助分析與設(shè)計(jì) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1掌握利用 MATLAB語言實(shí)現(xiàn)線性定常系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的方法以及基于 MATLAB語言的對自動控制系統(tǒng)動態(tài)性能進(jìn)行分析的時域法、頻域法和根軌跡法。 2掌握利用 MATLAB提供的功能函數(shù)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法以及工程上幾種常見的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。 。 3 0 1 02 3 0 26 6 1 0u?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?XX2k( 0 . 8 0 . 6 4 )()( 0 . 0 5 ) ( 5 ) ( 4 0 )K s sGss s s s???? ? ?二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 采用求取特征值的方法判別下面系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2 某單位負(fù)反饋系統(tǒng)的開環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 （ 1）繪制系統(tǒng)的根軌跡； （ 2）當(dāng) 時，繪制系統(tǒng)的 Bode圖，判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性， 并且求出幅值裕度和相角裕度。 10?K 。 3 某的開環(huán)控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為 試?yán)L制奈奎斯特曲線，并利用奈氏判據(jù)判別閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性 。 )2)(1)((5)( ???? ssssG4 某過程控制系統(tǒng)如下圖所示，請使用 ZieglerNichols 經(jīng)驗(yàn)整定公式設(shè)計(jì) PID控制器，使系統(tǒng)的動態(tài)性能最佳。
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