专家PID控制系统Matlab仿真.doc

专家PID控制系统Matlab仿真 专家 PID 控制系统 Matlab 仿真摘要:分析了一个速度控制器的控制仿真。其传递 函数为: 523500 G s s 87.35s 2 1047 s 3 使用专家 PID 控制系统，输入信号为 阶跃信号，取采样时间为 1ms，画出阶跃响应曲线和误差变化曲线。0 引言 专家 控制Expert Control的实质是基于受控对象和控制规律的各种知识，并以智能的方式 利用这?独瓷杓瓶刂破鳌,米揖槔瓷杓?PID 参数便构成专家 PID 控制。 典型的二阶系统单位阶跃响应误差曲线如图 1、2 所示。对于典型的二阶系统阶跃 响应过程作如下分析，根据误差及其变化，可设计专家 PID 控制器，该控制器可 分为五种情况进行设计。1 设计 根据误差及其变化，可设计专家 PID 控制器，该 控制器可分为以下五种情况进行设计: (1)当 ek gt M1 时，说明误差的绝对值 已经很大，不论误差变化趋势如何，都应考虑控制器的输出应按最大〔或最小输出， 以达到迅速调整误差，使误差绝对值以最大速度减小。此时，它相当于实施开环控 制。 (2)当 ekek gt 0 时，说明误差在朝误差绝对值增大方向变化，或误差为某 一常值，未发生变化。此时，如果 ek gt M 2 ，说明误差也较大，可考虑由控制器 实施较强的控制作用，以达到扭转误差绝对值朝减小方向变化，并迅速减小误差的 绝对值。此时，如果 ek lt M 2 ，说明尽管误差朝绝对值增大方向变化，但误差绝 对值本身并不很大，可考虑控制器实施一般的控制作用，只要扭转误差的变化趋势， 使其初误差绝对值减小方向变化。 (3)当 ekek lt 0 ， ekek - 1 gt 0 或 ek 0 时， 说明误差的绝对值朝减小的方向变化，或者已经达到平衡状态。此时，可考虑采取 保持控制器输出不变。 (4)当 ekek lt 0 ， ekek - 1 lt 0 时，说明误差处于极值 状态。如果此时误差的绝对值较大，可考虑实施较强的控制作用。 (5)当 ek lt ε 时，说明误差的绝对值很小，此时加入积分，减少稳态误差。2 仿真图 图 1 阶跃 响应曲线 图 2 误差曲线3 程序Expert PID Controllerclear allclose allts0.001systf5.235e005187.351.047e0040dsysc2dsystsznumdentfdatadsysvu_10.0u_20.0u_30.0y_10y_20y_30x000x2_10kp0.6ki0.03kd0.01error_10for k1:1:500timekktsrink1.0 Tracing Jieyue Signalukkpx1kdx2kix3 PID C ontrollerExpert control ruleif absx1gt0.8 Rule1:Unclosed c i ontrol frstly uk0.45elseif absx1gt0.40 uk0.40elseif absx1gt0.20 uk0.12elseif absx1gt0.01 uk0.10end 1if x x2gt0x20 Rule2 if absx1gt0.05 uku_12kpx1 else uku_10.4kpx1 endend xif 1x2lt0ampx2x2_1gt0x10 Rule3 ukukend 1if x x2lt0ampx2x2_1lt0 Rule4 if absx1gt0.05 uku_12kperror_1 else uku_10.6kperror_1 endendif absx1lt0.001 Rule5:Integration separation PI control uk0.5x10.010x3endRestricting the output of controllerif ukgt10 uk10endif uklt-10 uk-10endLinear modelyoutk-den2y_1-den3y_2-den4y_3num1uknum2u_1num3u_2num4u_3errorkrink-youtk----------Return of PID parameters------------u_3u_2u_2u_1u_1uky_3y_2y_2y_1y_1youtkx1errork Calculating Px2_1x2x2errork-error_1/ts Calculating Dx3x3errorkts Calculating Ierror_1errorkendfigure1plottimerinbtimeyoutrxlabeltimesylabelri