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臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥
数字PID控制器的MATLAB仿真
江苏科技大学
电子信息学院
实验报告
评定成绩指导教师实验课程:计算机控制技术
宋英磊实验名称:数字PID控制器的MATLAB仿真
学号:1345733203姓名:胡文千班级:完成日期:2015年11月
16日
一、实验目的
(1)掌握用SIMULINK对系统进行仿真的基本方法。
(2)对PID数字控制器进行仿真。
二、实验内容
1、基本的PID控制
在模拟控制系统中，控制器最常用的控制规律是PID控制。模拟PID控制系统
原理
框图如图1-1所示。
比例y(t)r(t)+e(t)u(t)微分被控对象
+-积分
图1-1模拟PID控制系统原理框图
PID控制规律为:
t,,1de(t),,u(t),ke(t)，e(t)dt，TpD,,,0TdtI,,
,,()1Us,,()1Gs,,k，，Ts或写成传递函数的形式pD,,E(s)TsI,,
臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥
133仿真1以二阶线性传递函数为被控对象，进行模拟PID控制。输入信号
2s，25s
k,60,k,1,k,3，仿真时取，采用ODE45迭代方法，仿真时间
r(t),sin(2,*0.2t)pid
10s。
仿真方法:在Simulink下进行仿真，PID控制由SimulinkExtras节点中的
PIDController
提供。
仿真程序:ex1_1.mdl，如图1-2所示。
图1-2连续系统PID的Simulink仿真程序
将该连续系统的模拟PID控制正弦响应结果截图后至于下面的空白处:连续系
统的模拟PID控制正弦响应如图1-3所示。
臣心一片磁针石，不指南方不肯休。——文天祥
图1-3连续系统的模拟PID控制正弦响应
2、连续系统的数字PID控制仿真
计算机控制是一种采样控制，它只能根据采样时刻的偏差值计算控制量。因此
连续PID控制算法不能直接使用，需要采用离散化方法。在计算机PID控制中，使
用的是数字PID控制器。
按模拟PID控制算法，以一系列的采样时刻点kT代表连续时间t，以矩形法数
值积分近似代替积分，以一阶后向差分近似代替微分，可得离散PID位置式表达式:
k,,TTD,,ukkekejekek(),()，()，((),(,1)),p,,TT,0jI,,
kekek(),(,1)kekkejTk,()，()，,pidT,0j
kpk,,k,kT式中，，e为误差信号(即PID控制器的输入)，u为控制信号(即控
制idpDTI
器的输出)。
在仿真过程中，可根据实际情况，对控制器的输出进行限幅。连续系统的数字
PID控制
可实现D/A及A/D的功能，符合数字实时控制的真实情况，计算机及DSP的实
时PID控制
都属于这种情况。
1Gs,仿真2设被控对象为一个电机模型传递函数，式中J=0.0067,B
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