控制系統(tǒng)仿真課程設(shè)計-文庫吧資料
2025-06-14 06:15本頁面
【正文】 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 控制系統(tǒng)仿真課程設(shè)計說明書 13 第七章 附 錄 Matlab 仿真程序及程序注釋（摘自網(wǎng)絡(luò)） %Big Delay PID Control with Smith A_gorithm clear all。 這學(xué)期學(xué)的控制系統(tǒng)仿真課已經(jīng)結(jié)課了，雖然對內(nèi)容有一定得了解，但一直沒有用過，這次課程設(shè)計仿真環(huán)節(jié)用到了 MATLAB 軟件的 SIMULINK 工 具箱，我通過自己繪制模塊圖，進行參數(shù)整定，最終得到了仿真圖，讓我對這個軟件的功能有了進一步的認識，在今后的學(xué)習(xí)中，我還要去了解更多相關(guān)知識，取得更大的提高。 這幾天的課程設(shè)計令我受益匪淺，很多平時模棱兩可的知識點都認真復(fù)習(xí)并實踐了 。 與此同時，在實驗過程中，經(jīng)典 PID 的參數(shù)調(diào)節(jié)以及仿真后波形 分析亦是同樣重要的，如若沒有堅實的理論研究及實際操作，想要獲得最佳的控制效果是十分困難的。 圖 在 SIMULINK 中我們可搭建下圖所示模塊進行對史密斯預(yù)估控制的仿真： 圖 PID調(diào)節(jié)器時仿真波形 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 控制系統(tǒng)仿真課程設(shè)計說明書 9 smithpid 控制器仿真結(jié)果 按照圖 SIMULINK 模塊 ,將得到的 PID 參數(shù)帶入，并與經(jīng)典 PID 控制進行比較，得到如下結(jié)果： 圖 smithpid 控制器模塊圖 圖 smithpid 控制器仿真圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué) 控制系統(tǒng)仿真課程設(shè)計說明書 10 第四章 結(jié) 論 通過對各種情況下的仿真圖形進行比較，我們可得以下結(jié)論： 對控制系統(tǒng)中含有純滯后的環(huán)節(jié)采用史密斯預(yù)估補償器法是一種在工程上行之有效的方法之一，史密斯預(yù)估補償控制與常規(guī) 的 PID 控制相 比 , 具有調(diào)節(jié)時間短、超調(diào)量小、魯棒性好等優(yōu)點 . 但是前提是得獲得被控系統(tǒng)精確的控制對象的數(shù)學(xué)模型 , 它對模型的誤差十分敏感 , 因而限制了它在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用。 通過一系列的計算與試湊，最終得到 PID 調(diào)節(jié)器的參數(shù)為 kp=， ki=， kd=。三種 方法各有其特點，其共同點都是通過試驗，然后按照工程經(jīng)驗公式對控制器參數(shù)進行整定。 二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。 圖 在 MATLAB 的 SIMULINK 仿真 環(huán)境下用搭建如下圖的 PID 控制系統(tǒng)模塊 , 再把經(jīng)過計算的參數(shù)代入 PID 控制器模塊的參數(shù)中 , 點擊運行后就可以通過示波器 (scope)模塊觀察到優(yōu)化后的 PID 控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成 PD 或 PID 控制器 。 微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強 的加微分調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)抗干擾不利。因此，可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。積分作用常與另兩種調(diào)節(jié)規(guī)律結(jié)合，組成 PI 調(diào)節(jié)器或 PID調(diào)節(jié)器。積分作用的強弱取決與積分時間常數(shù) Ti， Ti 越小，積分作用就越強。 積分 調(diào)節(jié)作用：是使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。 PID 調(diào)節(jié)及作用 PID 調(diào)節(jié)實際上是由比例、積分、微分三種調(diào)節(jié)方式組成，它們各自的作用如下： 比例調(diào)節(jié)作用：是按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用用以減少偏差。 ( ) ( )()1 ( ) ( )p spD s G sseD s G s ???? ? 可以看出 經(jīng)過補償后，純滯后環(huán)節(jié)在 閉環(huán)回路外，這樣就消除了純滯后環(huán)節(jié)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。 史密斯補償?shù)脑硎牵?在模型精確或者無負荷擾動時 ,與控制器 D(s)并接一個補償環(huán)節(jié)，用來補償被控對象中的純滯后部分，這個補償環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)為 Gp(s)(1e?s)， ?為純滯后時間，補償后的系統(tǒng)如 下 圖所示 ： +D ( s ) Gp( s ) e?s_R ( s )U ( s )C ( s )Gp( s ) ( 1 e?s)+_D‘( s ) 圖 框圖 由控制器 D(s)和史密斯預(yù)估器組成的補償回路稱為純滯后補償器，其傳遞函數(shù)為 +D ( s
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