PID设计对比仿真.ppt

Simulink的动态仿真 Simulink 基本操作 利用Simulink进行系统仿真的步骤是： 1、启动Simulink，打开Simulink模块库； 2、打开空白模型窗口； 3、建立Simulink仿真模型； 4、设置仿真参数，进行仿真； 5、输出仿真结果。 1、启动Simulink，打开Simulink模块库 单击MATLAB Command窗口工具条上的Simulink图标，或者在MATLAB命令窗口输入simulink，即弹出图示的模块库窗口界面(Simulink Library Browser)。该界面右边的窗口给出Simulink所有的子模块库。 2、打开空白模型窗口 模型窗口用来建立系统的仿真模型。只有先创建一个空白的模型窗口，才能将模块库的相应模块复制到该窗口，通过必要的连接，建立起Simulink仿真模型。也将这种窗口称为Simulink仿真模型窗口。 以下方法可用于打开一个空白模型窗口： 1.在MATLAB主界面中选择【File:New?Model】菜单项； 2.单击模块库浏览器的新建图标 ； 3.选中模块库浏览器的【File : New ? Model】菜单项。 所打开的空白模型窗口如图所示： 3、建立Simulink仿真模型 Simulink模型窗口下仿真步骤 仿真运行和终止：在模型窗口选取菜单【Simulation: Start】，仿真开始，至设置的仿真终止时间，仿真结束。若在仿真过程中要中止仿真，可选择【Simulation: Stop】菜单。也可直接点击模型窗口中的 （或 ）启动（或停止）仿真。 4、设置仿真参数，进行仿真 Simulink环境下的仿真参数对话框 点击Simulink模型窗simulation菜单下的Parameters命令，弹出仿真参数对话框如右图所示。它共有5页，用得较多的主要是Solver页和Workspace I/O页，简介如下： 连续系统的Simulink仿真(以PID控制为例) 下面简单介绍下PID系统的各项基本结构 比例（P）控制：GC(s)=KP 比例系统只改变系统的增益而不影响相位，它对系统的影响主要反映在系统的稳态误差和稳定上。增大比例系数，可提高系统的开环增益，减小系统的稳态误差，从而提高系统的控制精度，但这会降低系统的相对稳定性，甚至可能造成闭环系统的不稳定。 P控制对系统影响的实例： 比例积分（PI）控制 具有积分控制规律的控制为积分（I）控制，其传递函数为：GC(s)=KI/S 通常，采用积分控制对系统而言是加入了极点，对系统响应而言是可以消除稳态误差，但这对瞬时响应会造成不良影响，甚至造成不稳定，因此，积分控制一般不单独使用，通常结合比例控制器构成比例积分（PI）控制器。 PI控制的主要特点是可以提高系统型别，改善系统的稳态性能，减小系统的阻尼程度。 PI控制对系统影响的实例： 比例积分（PD）控制 具有比例加微分控制规律的控制称为PD控制，其传递函数为：GC(s)=KP+ KPτs 微分控制是不单独使用的，因为微分不能起到使被控变量接近设置值的效果，通常采用比例微分控制。 微分控制能预测误差变化的趋势，比例项能放大误差的幅值。比例微分项能提前使抑制误差的控制作用等于零，避免被控量的严重超调。改善系统在调节过程中的动态特性。 微分控制对纯时滞环节不能起到改善控制品质且具有放大高频噪声信号的缺点。 在实际应用中，微分运算只对测量信号进行，而不对设定信号进行。 PD控制对系统影响的实例： 比例积分微分（PID）控制 具有比例加积分加微分控制规律的控制称为PID控制，其传递函数为：GC(s)=KP+ KI/S+KPτs 与PI控制器相比，PID控制器除了同样具有提高系统稳态性能的优点外，还多提供了一个负实部的零点。因此，在提高系统动态性能方面具有更大的优越性。 PID控制通过积分作用消除误差，而微分控制可缩小超调量，加快反应是综合了PI控制与PD控制的长处并去除其短处的控制。 从频域角度说，PID控制是通过积分作用于系统的低频段，以提高系统的稳态性能，而微分作用于系统的中频段，以改善系统的动态性能。 PID参数的整定是控制系统设计的核心内容。基于频域的设计方法在一定程度上回避了精确的系统建模，而且有较为明确的物理意义，比常规的PID控制可适应的场合更多。 Ziegler-Nichols 整定法是一种基于频域设计PID控制器的方法，也是最常用的整定PID参数的方法。 Ziegler-Nichols 整定法根据给定对象的瞬态响应特性来确定PID的控制参数。利用延时时间L