AirballDemo建模——变参数PID控制法.PDF

Airball Demo 建模 ——变参数PID 控制法 参赛者：龚晨、王然 导 师：肖日东 摘要 针对采用风扇控制悬浮球高度问题，本文给出了通过建模更加精确了解系 统，并且以 PID 控制算法为基础，通过不断地改变 PID 参数，使其更加准确的 调节风扇的 PWM 。通过改变风扇的PWM,从而控制风扇的吹力以保证悬浮球到 达并稳定在给定的目标高度。本文的建模分为悬浮球和整个控制系统的仿真和构 建物理实物模型两部分。采用 Simulink 的仿真可以调试控制算法的参数；物理 实物模型可以更加直观的了解系统的特性。通过采用两种建模方法，不断地完善 PID 参数，使整个控制系统更加稳定、快捷。 I Airball Demo 建模——变参数PID 控制法 目录 摘要 I 第一章 问题分析1 1 控制的要求1 2 选取的方法1 3 运用的原理 1 第二章 建模2 1 被控对象的建模2 1.1 被控对象的受力分析：2 1.2 悬浮球的 Simulink 的仿真：2 2 控制系统整体的建模3 2.1 PID 变参数的确定方法：3 2.2 控制系统整体的 Simulink 的仿真4 参考文献6 附录7 附录一7 附录二错误！未定义书签。 - 1 - Airball Demo 建模——变参数PID 控制法 第一章 问题分析 1 控制的要求 根据被控对象悬浮球的特性，建立被控对象的模型，在 Simulink 中设计合 适的控制系统，使系统具有良好的动态性能和稳态性能。仿真结束后，将 Simulink 中的控制系统自动生成AS 的 C 程代码，并应用于 BR 的硬件系统。使被控对 象能够稳定在某一设定值。当设定值改变时，悬浮球的稳定高度也随之发生相应 的改变。 2 选取的方法 由于被控对象十分的复杂，我们选取的方法是以 PID 为基础，通过对被控 对象悬浮球的建模分析，获取更为精确的 PID 参数。通过 Simulink 的仿真，使 其自动生成AS 的C 程序代码，通过BR 的标准功能块，从而实现对风扇的PWM 控制，来达到控制悬浮球的目的。 3 运用的原理 利用 PID 这种种控制算法，因为它不需要确切的知道系统的传递函数，甚 至不用具体的了解该系统，它只是调节偏差。只要产生偏差值，它就需要产生三 个参数进行调节。但是越是了解控制系统，越能精确的知道 PID 的三个参数， 这样就可以更有效地进行调节，使整个控制系统的工作效率增加，从而更快捷的 使系统达到稳定。 1 Airball Demo 建模——变参数PID 控制法 第二章 建模 1 被控对象的建模 1.1 被控对象的受力分析： 如图 1-1 所示，悬浮球受到向上风扇的吹力 F ；向下 的重力mg ，伯努利效应阻力F 和空气产生的粘滞阻力F